利(li)用DNA來(lai)編(bian)碼書籍(ji)和(he)其(qi)他數字(zi)信息

利(li)用DNA來(lai)編(bian)碼書籍(ji)和(he)其(qi)他數字(zi)信息
DNA是由(you)核苷(gan)酸(suan)組成的(de)，而(er)且在(zai)理(li)論上(shang)，至少(shao)每(mei)個核苷(gan)酸(suan)能夠(gou)被用來(lai)編(bian)碼兩個比(bi)特(te)的數據(ju)。這(zhe)意味(wei)著(zhe)這(zhe)種數據(ju)密(mi)度(du)是每(mei)立方(fang)毫米(mi)含(han)有(you)大量(liang)的(de)百萬(wan)千兆(zhao)比(bi)特(te)（ million gigabits）數據(ju)，而(er)且只(zhi)需四克DNA在(zai)理(li)論上(shang)就(jiu)能(neng)夠(gou)儲(chu)存(cun)每年創造(zao)出(chu)來的(de)所有(you)數字(zi)數據(ju)。這(zhe)要(yao)比(bi)諸(zhu)如(ru)閃存盤(pan)之(zhi)類(lei)的(de)數字(zi)儲(chu)存(cun)媒(mei)體(ti)所儲(chu)存(cun)的數據(ju)更(geng)加(jia)密(mi)集(ji)，而(er)且也(ye)更加(jia)穩定，這(zhe)是因(yin)為(wei)DNA序列(lie)在(zai)它(ta)們(men)被(bei)編(bian)碼出(chu)來後上千年時間(jian)內(nei)也(ye)能夠(gou)被讀出(chu)。

在(zai)這(zhe)項實(shi)驗(yan)中，研(yan)究(jiu)人員成功(gong)地利(li)用短DNA序列(lie)而(er)不是長(chang)DNA序列(lie)來(lai)編(bian)碼數據(ju)，而(er)這(zhe)會降低(di)寫入和讀取(qu)數據(ju)的(de)困難和成本(ben)。Kosuri博士說(shuo)，這(zhe)種過(guo)程(cheng)類(lei)似(si)於(yu)儲(chu)存(cun)數據(ju)到(dao)硬(ying)盤上(shang)，其(qi)中在(zai)硬(ying)盤中，數據(ju)是被(bei)寫入在(zai)被稱作(zuo)扇(shan)區(qu)的小(xiao)硬(ying)盤塊(kuai)中。

他們(men)首先將這(zhe)本(ben)書、程(cheng)序和(he)圖片(pian)轉化(hua)為HTML格式(shi)的(de)文(wen)件，然(ran)後將這(zhe)些文(wen)件編(bian)譯為由(you)0和組成的(de)大小(xiao)為5.27兆(zhao)比(bi)特(te)的二進制(zhi)序列(lie)。利(li)用壹(yi)個DNA核苷(gan)酸(suan)（即(ji)壹(yi)個堿(jian)基）對應(ying)壹(yi)個比(bi)特(te)，這(zhe)個5.27兆(zhao)比(bi)特(te)的二進制(zhi)序列(lie)按照順(shun)序被(bei)分布(bu)到多個(ge)96比(bi)特(te)長的核苷(gan)酸(suan)片(pian)段(duan)中。核苷(gan)酸(suan)A和C用0來(lai)編(bian)碼，而(er)核苷(gan)酸(suan)G和T用來(lai)編(bian)碼。每個(ge)核苷(gan)酸(suan)片(pian)段(duan)也(ye)含(han)有(you)壹(yi)個9位地址來編(bian)碼這(zhe)個段(duan)在(zai)全(quan)部(bu)序列(lie)中所處(chu)的(de)位置。每(mei)個(ge)核苷(gan)酸(suan)片(pian)段(duan)被合成多個(ge)拷貝(bei)以便有(you)助於(yu)校(xiao)正錯(cuo)誤。

在(zai)這(zhe)本(ben)書和(he)其(qi)他信息被編(bian)碼到DNA之(zhi)中後，DNA液滴(di)被(bei)附(fu)著(zhe)到微(wei)陣(zhen)列芯(xin)片(pian)上以(yi)便儲(chu)存(cun)。這(zhe)些芯(xin)片(pian)在(zai) 4°C下保持(chi)三個(ge)月，然(ran)後它(ta)們(men)被(bei)溶解和測(ce)序。每(mei)個(ge)核苷(gan)酸(suan)片(pian)段(duan)的每(mei)個(ge)拷(kao)貝被測(ce)序高達3000次以(yi)便達(da)成共(gong)識。利(li)用這(zhe)種方(fang)式(shi)，他們(men)降(jiang)低這(zhe)個5.27兆(zhao)比(bi)特(te)序列(lie)中的位錯(cuo)誤數降(jiang)至(zhi)只(zhi)有(you)2個。

這(zhe)種實(shi)驗程(cheng)序刊(kan)登(deng)在(zai)《科學》期刊(kan)上(shang)。盡(jin)管它(ta)不能被(bei)用來(lai)儲(chu)存(cun)可(ke)重寫的(de)數據(ju)，但(dan)是能(neng)夠(gou)被用來(lai)特別地(di)儲(chu)存(cun)數據(ju)。利(li)用DNA的(de)壹(yi)種優(you)勢(shi)就(jiu)是更(geng)加(jia)密(mi)集(ji)的信息能夠(gou)被儲(chu)存(cun)，但是另壹(yi)個主(zhu)要(yao)優(you)勢(shi)在(zai)於(yu)DNA是壹(yi)個生(sheng)物分子(zi)，而(er)且它(ta)總是能(neng)夠(gou)在(zai)生(sheng)物學上被(bei)讀取(qu)同時(shi)也(ye)不需要(yao)諸(zhu)如(ru)CD或(huo)DVD的(de)特(te)殊(shu)設備。

這(zhe)種系(xi)統的(de)主要(yao)劣(lie)勢(shi)在(zai)於(yu)在(zai)當前，用來(lai)合成和(he)測序DNA的(de)技術非(fei)常(chang)昂貴(gui)從(cong)而(er)使得它(ta)不能成為(wei)壹(yi)種人(ren)們(men)能(neng)夠(gou)日常(chang)使用的(de)實用系(xi)統。另壹(yi)個問(wen)題就(jiu)是盡(jin)管科學家們(men)能(neng)夠(gou)對諸(zhu)如(ru)上(shang)千(qian)年歷(li)史的木(mu)乃(nai)伊之(zhi)類(lei)的(de)來源的(de)DNA進行(xing)測(ce)序，但(dan)是DNA傾向於(yu)形(xing)成碎(sui)片(pian)，因此，還需要(yao)開(kai)展研(yan)究(jiu)以便改(gai)善(shan)DNA在(zai)幾(ji)個(ge)世紀(ji)乃(nai)至(zhi)更長時間(jian)之(zhi)後的穩定性。利(li)用DNA來(lai)編(bian)碼書籍(ji)和(he)其(qi)他數字(zi)信息