“生物照相機”將數據儲存在活體細菌的DNA中
科學家們開發出了一種新方法,以更可擴展的方式利用DNA驚人的數據存儲密度。一種”生物照相機”將圖像印入活細胞的DNA中,並用條形碼標記以檢索數據。
就像人類的許多技術一樣,大自然在數據存儲方面已經遠遠超越了我們。DNA存儲信息的效率比我們想到的任何系統都要高,一克DNA就能存儲多達2.15億GB的數據。更妙的是,在適當的條件下,它可以持續數千年甚至更長的時間,因此科學家們試圖找到在DNA上存儲數據的方法也就不足為奇了。
當然,這其中也存在一些障礙–人工合成DNA很麻煩,而且它很脆弱,這兩點使它很難在所需的大規模範圍內使用。現在,新加坡國立大學(NUS)的科學家們開發出了一種很有前景的新方法,可以將數據寫入DNA並從DNA中讀取數據。研究小組稱,這種技術就像生物版的數碼相機,因此他們將其命名為”BacCam”。
這項研究的主要研究者Poh Chueh Loo副教授說:”把細胞內的DNA想像成一張未沖洗的照相膠卷。”利用光遺傳學–一種類似於照相機快門機制的用光控制細胞活動的技術,我們設法通過在DNA’膠片’上印刻光信號來捕捉’圖像'”。
從本質上講,紅光和藍光激光被用來觸發特製細菌的基因表達,從而將數據編碼到它們的DNA中。現有的條形碼技術被用來為數據貼上唯一的ID標籤,然後通過機器學習算法對數據進行組織和檢索。
在測試中,研究小組發現BacCam系統可用於同時捕捉和存儲多幅圖像。重要的是,使用活細菌比從頭合成人工DNA更容易、更便宜、更可擴展,而且這些細胞在正常條件下更容易存活。
Poh說:”通過利用DNA和光遺傳電路的力量,我們創造了第一台’活數碼相機’,它為DNA數據存儲提供了一種經濟高效的方法。我們的工作不僅探索了DNA數據存儲的進一步應用,還將現有的數據捕獲技術重新納入生物框架。我們希望這將為記錄和存儲信息的持續創新奠定基礎。”
這項研究發表在《自然通訊》(Nature Communications)雜誌上。