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在 DNA 上存儲信息的成本已足夠便宜 商業(yè)化可期

發(fā)布時間:2018-07-02 14:00 類別:行業(yè)信息 標(biāo)簽: 來源:生物360 作者:網(wǎng)易科技 / 2018-

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7 月 2 日消息,據(jù)國外媒體 Quartz 報道,如今,將數(shù)據(jù)信息存儲在 DNA 上的成本已經(jīng)足夠便宜,因此該技術(shù)有望實現(xiàn)商業(yè)化。

我們需要承認(rèn)這樣一個事實:我們已經(jīng)成為數(shù)碼囤積者,耗費大量的空間來存儲我們的數(shù)據(jù)。

2016 年,人類共計產(chǎn)生了 16.1 萬億 GB 的數(shù)字信息;到 2025 年,這一數(shù)字預(yù)計將增加十倍以上。我們的個人照片、文本和電子郵件只是占很小的一部分;真正的數(shù)據(jù)洪流來自于科學(xué)家們在其研究活動中所創(chuàng)造的海量信息,比如進(jìn)行實驗和臨床試驗,深入研究生物的最小組成部分;觀察其他行星,盡可能深入地觀察浩瀚的宇宙。而我們目前放置數(shù)據(jù)的地方——外部硬盤和云服務(wù)器機房——大部分都稱不上完美的解決方案。它們占用大量的空間,而且每隔十年左右就需要升級一次。

生物技術(shù)創(chuàng)業(yè)公司正在尋找從我們的身體內(nèi)部來解決這個問題。具體地說,就是利用我們的細(xì)胞。

大容量存儲的最新趨勢是在 DNA 中編碼數(shù)據(jù)。畢竟,基因材料已經(jīng)是一種編碼技術(shù)。它編碼的生活:每個人體細(xì)胞包含 30 億個堿基對。配對的核苷酸要么是腺嘌呤 (A) 與胸腺嘧啶 (T),要么是鳥嘌呤(G) 與胞嘧啶 (C)。它們的序列,是所有執(zhí)行我們(和所有生物) 存活所需的功能的蛋白質(zhì)的秘訣所在。

包括美國國防高級研究計劃局(DARPA)在內(nèi)的幾家機構(gòu)已經(jīng)開發(fā)了基于 DNA 的存儲系統(tǒng),這種系統(tǒng)能夠?qū)⒏鞣N信息編碼到微小而穩(wěn)定的分子鏈中,分子鏈能夠持續(xù)數(shù)千年。

只有一個問題:制造編碼信息的獨特 DNA 成本十分高昂。據(jù)《連線》雜志報道,印制目前錄制一分鐘立體聲音所需的 150 萬對堿基對,成本約為 10 萬美元。

總部位于波士頓的 Catalog 公司正試圖降低那些成本。該公司是由麻省理工學(xué)院的前研究人員創(chuàng)辦的。Catalog 并不是用信息填充一長串 DNA,而是制作 20 到 30 個堿基對長的 DNA 片段,這些片段可以用酶縫合在一起。這些片段的排列決定了它們的意義。本質(zhì)上,它就像一種語言:在英語中,只有 26 個字母,但通過各種組合,理論上,我們可以創(chuàng)造出無數(shù)不同的單詞。Catalog 估計,存儲 1MB 數(shù)據(jù)的成本將不到 0.001 美分。作為參照,在 Spotify 上,一分鐘最高質(zhì)量的立體聲音約為 2.4MB。

6 月 26 日,Catalog 宣布,它已經(jīng)使用這一系統(tǒng)將道格拉斯·亞當(dāng)斯 (Douglas Adams) 的小說《銀河系漫游指南》(A Hitchhiker’s Guide to the Galaxy)和羅伯特·弗羅斯特 (Robert Frost) 的詩《未選擇的路》(the Road Not Taken)存儲到基因材料當(dāng)中。該公司還表示,已經(jīng)獲得了來自不同風(fēng)險投資公司的 900 萬美元投資。它計劃明年將其技術(shù)商業(yè)化。

任何對該技術(shù)感興趣的公司可以將其想要存儲的數(shù)據(jù)提交給 Catalog,然后 Catalog 會將那些信息轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制代碼,即由 0 和 1 組成的長鏈。接著,該公司的流程為每個核苷酸分配一對 0 和 1;例如,“A”可以是 00,“C”可以是 01,“T”可以是 11,“G”可以是 10。之后,通過使用這種 DNA 代碼,數(shù)據(jù)被轉(zhuǎn)換到一小瓶的基因材料里。小瓶子可以安全地存放在任何溫度達(dá)到 4 攝氏度的冰箱里,比如餐館使用的那種冰箱。

當(dāng)信息以這種方式存儲時,你需要使用密鑰來將 DNA 解碼回二進(jìn)制代碼,然后轉(zhuǎn)換回可讀的格式。Catalog 的創(chuàng)始人之一 Hyunjun Park 表示,一旦公司開始對信息進(jìn)行編碼,他們就會將他們的密鑰公開,這樣客戶就可讓任何人都能夠?qū)λ麄兊男畔⑦M(jìn)行重新排序。然而,企業(yè)可以請求獲得一個新的私有密鑰,這樣他們的信息就有了額外的加密層。

如果 Catalog 的技術(shù)真如它所說的那樣有效,那么該公司將有望為使得基因數(shù)據(jù)存儲可為任何人所用和持續(xù)數(shù)百年鋪平道路。Hyunjun Park 說,該公司正與檔案學(xué)家合作,尋找在 DNA 編碼中加入清晰而持久的密鑰的最佳方式,以便未來我們的曾曾孫 (或外星入侵者) 能夠自己解碼 Catalog DNA。(樂邦)

原標(biāo)題:Storing information on DNA is now cheap enough to be viable