將數據存入活細菌基因裡 人類首例

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【新唐人北京時間2021年02月11日訊】硬盤、光碟、錄像帶、錄音帶,在過去近百年來,人們熟悉的數據存儲介質不斷在更新。現在一些科學家研究把數據存在生物的基因裡面,最新一份研究,利用基因編輯技術第一次成功地將「Hello World」存儲到活細菌的基因裡面。

把數據存在DNA裡面,不占空間、抗擊物理環境打擊的能力強、還可以「代代相傳」,這些優勢吸引了很多科學家投入其研究。

等量數據所需的DNA存儲空間是現在最高效硬盤的千分之一。例如,大約一粒鹽的空間,可以存儲相當於10部數字電影的數據量。隨著技術的發展,DNA數據的寫入和讀取技術的成本也將越來越低。

電腦數據的本質是大量由0和1組合表達的信息。生物學家用四個鹼基A、G、C、T組合也可以實現相同的效果。

2017年,哥倫比亞大學引領的一個研究組開始把數據寫在活的生物體內,通過生物的繁殖把數據傳遞給下一代。

那份研究使用CRISPR基因編輯大腸桿菌細胞的基因,識別外來的生物信號,例如當出現果糖信號的時候,將增加一種名為質粒的環形DNA的基因表達。之後,CRISPR的剪切工具把過量表達的質粒切成片段,把其中一部分加入到細菌DNA的特定片段之內。

有果糖信號的時候,插入的基因片段就好比電腦數據的數位值為1的信息。沒有果糖信號的時候,細菌將存儲一個相當於0的數位信息。當研究人員對大腸桿菌的DNA進行測序的時候,讀出裡面的0和1的信息,也就讀出了裡面存儲的數據記錄。如此,大腸桿菌的DNA猶如有了對之前周圍環境信號的一些「記憶」。

當時這份研究只能存儲兩個數位信息,而且果糖信號不是電腦系統便於使用的信號形式。今年新發表的這份研究內,他們改進了系統,讓大腸桿菌可以識別外來的電壓信號,同樣利用基因編輯寫入數據。這更接近電腦的數據輸入形式,並且能夠存儲的數據達到了72個數位。

研究稱,他們成功在大腸桿菌內寫入了「Hello world!」信息。不僅如此,當研究人員把存有信息的大腸桿菌和其它常見的土壤微菌混合在一起放置一星期之後,裡面的信息仍然完好無損。

沒有參與這項研究的加州大學舊金山分校的生物工程師希普曼(Seth Shipman)說:「這真是一個很好的進展。」但是他同時表示,這項技術離現實應用還很遠。

這份研究1月發表在《自然・化學生物學》(Nature Chemical Biology)期刊上。

(轉自大紀元/責任編輯:葉萍)

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