DNA数据存储技术再升级，科学家们对活细菌编程，用其作为介质

最新存储技术，活细菌DNA存储

硬盘和光盘驱动器只需按一下按钮，即可存储数千兆字节的数据，但是当这些技术（如磁带和软盘驱动器）被新技术所取代时，它们就变得过时且不易被读取。现在，科学家们想出了一种将数据写入活细菌DNA的方法，这个方法的好处是不易过时，又更具有持久性。

DNA数据存储的优势

基于多种原因，DNA在数据存储方面更具有吸引力。首先，它的密度是最紧凑型硬盘的1000倍以上，而且由于DNA对于生物学至关重要，因此随着时间的推移，读取和写入DNA的技术将变得越来越便宜和强大。

传统DNA数据存储的缺陷

DNA存储数据的技术很早就出现了，科研人员通常是将数据文件中的数字1和0字符串转换为分子四个碱基的组合：腺嘌呤，鸟嘌呤，胞嘧啶和胸腺嘧啶。然后，他们使用DNA合成器将该代码写入DNA。但是，DNA合成的准确性随着代码获取时间的延长而降低，所以只能将文件分成多个块，然后将其写入200至300个碱基的DNA片段中。每个片段都有一个索引，用以标志其在文件中的位置，然后DNA测序仪读取这些片段以重新组装文件。但是这项技术很昂贵，合成1兆信息的成本高达3500美元，而且存储信息的DNA介质还会随着时间推移而降解。

活生物体DNA数据存储技术出现

为了创建一种持久、易于编码的介质，科研人员正在努力将数据写入活生物体的DNA中，然后将其基因复制并递给下一代。2017年，由哥伦比亚大学系统生物学家领导的团队使用CRISPR（原核生物基因组内的一段重复序列）基因编辑系统识别了生物信号，例如果糖的存在。当研究人员将果糖添加到大肠杆菌细胞中时，基因表达在称为质粒的环状DNA片段中增加。

活细菌DNA数据存储原理

接下来，CRISPR成分进化为保护细菌免受病毒入侵者的侵害，将表达过的质粒切成碎片，并将其中的一些放入到细菌DNA的特定部分中，“记住”了先前的病毒入侵者。插入的遗传位代表数字位。如果没有果糖信号，则细菌将存储一个随机的DNA比特，代表数字零。然后对大肠杆菌DNA进行测序，揭示细菌是通过1还是0暴露于果糖中。但是由于这种设置只能存储少量数据，因此科研人员将果糖识别系统替换为可以编码更长信息串的系统，也就是电子输入。他们将一系列基因插入大肠杆菌，使细胞能够响应电压而增加质粒表达。与果糖的设置一样，表达的增加导致数字被存储在细菌的DNA中。如果要读出1和0，研究人员只需对细菌进行测序即可。

活细菌DNA数据存储技术还有待优化

科研人员使用这种方法对多达72位数据进行电编码，他们还表明可以将大肠杆菌及其信息添加到正常土壤微生物的混合物中，然后对混合物进行测序以恢复其存储的信息。不过将数据存储在生物体中还需要做进一步的优化，并且目前有待解决的问题是如何防止细菌复制时其突变导致其信息降解。

但不管怎么说，DNA存储也算初具雏形了，相信科学家们经过不断的完善，最终新一代的存储技术必定会得到广泛应用。