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未来的生物存储技术二进制数据写入DNA

来源：存储在线

2012/5/25 11:32:59

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这个场景可能会出现在迈克尔·克莱顿(Michael Crichton)的小说中：斯坦福大学的科学家们在保持细胞复制能力的基础上通过细胞DNA序列读取和写入二进制编码的数据——非易失性基因“比特”。

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本文关键字：生物存储数据比特存储

DNA，脱氧核糖核酸，包含了生物组织生长和发挥功能的基因指令。DNA的各个部分包含特定的信息并被称为基因。

在斯坦福大学的研究中，承载数据的细胞可以复制90到200次，保持1比特的可读信息。该研究已经发表在《美国国家科学院院刊》网站上。这次研究的领衔科学家是Jerome Bonnet，斯坦福大学的博士后。

科学家使用一种应用于细菌的天然酵素，该酵素可以将特定序列的DNA定位为两个方向之一。科学家们称之为重组可寻址数据(RAD)模块。RAD用于细菌中来改变特定序列DNA的方向并以此来影响细菌(或一个细胞组织)在紫外线下呈现荧光红色或绿色。RAD可以用来切换或改变DNA序列方向。

他们所做的是生物技术中所谓的“重组-调节DAN转置”——在酵素流程用于切割、翻转和重组细胞内的DNA之后。

Bonnet表示他的三人小组找到了控制两种对立的蛋白质在细胞内活动和水平的方法。用一种蛋白质就可以翻转DNA，但是如果两种蛋白质同时用的话，就会出现问题。

紫外线下呈现粉红色和绿色的培养皿内的细胞。(斯坦福大学)

研究生Pakpoom Subsoontorn表示：“问题是这些蛋白质只做自己的事情。如果它们在同一时间激活，或在错误的量上聚集在一起，那就会一团糟，各个细胞会出现随机的结果。”科学家们花了三年时间，进行了750次尝试才找到合适的蛋白质平衡水平。

在这个问题解决之后，DNA序列方向可以被设定并可以在100次细胞复制中保持这个方向，即使在酵素已经不在的情况下。科学家们可以用这种方式来写入和读取可重设的基因比特。

未来这些细胞也许可以被“编程”(由科学家而不是由DNA的现有指令)来完成特定任务。斯坦福副教授Drew Endy表示：“生物细胞DNA内可编程数据存储将成为研究癌细胞、老化、组织生长甚至自然环境的强大武器。”

一个例子就是细胞分裂可以被计算，甚至，一个癌化的细胞可以被提前“关闭”。这是一个很长的道路，只是一个遥远的可能。下一步就是让2比特细胞DNA存储成为可能，然后是3比特，然后前进到1个字节。

Endy表示：“要实现1字节存储我们可能还需要10年时间。不过，通过那些改进生物科技工程周期的工具，我们可以让未来的生物工程变得更简单，从而实现更有价值的成果。”

细胞基因存储的大门已经打开，它将引领我们走向不可思议的未来。

责编：赵龙

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