MIT研發的人造琥珀可長期儲存DNA數據
DNA 是一種比人類所能設計的任何東西都要密集得多的資料儲存介質,但問題是它很脆弱。因此,現在科學家又從大自然中汲取了靈感,創造了人造琥珀來長期保護DNA 中儲存的資料。
就像許多事物一樣,我們的資料儲存方法與大自然創造的儲存方法相比相形見絀。一克DNA 可容納多達215 PB(2.15 億GB)的數據,這意味著你基本上可以把整個網路儲存在一個鞋盒裡。因此,科學家一直在研究如何將資料寫入DNA 並讀取回來,更重要的是,如何在資料存入DNA 時確保其安全。
現在,麻省理工學院的科學家們創造了一種人造琥珀,它可以長時間保護DNA,並在需要時輕鬆提供數據。這種材料被稱為熱固性材料,這意味著它是由聚合物組成的,在加熱時會變成玻璃狀固體,但在接觸某些化學物質時也會按需降解。
所使用的特定單體混合物可在中心將DNA 拉成球形複合物,並在外部形成防水層。這一點很重要,因為水分會損壞DNA。然後將混合物加熱,使其凝固成一個類似玻璃的塊狀物,裡面保存著含有數據的DNA。
當需要回讀資料時,材料會接觸到一種名為半胱胺的分子,這種分子會分解將熱固性材料黏合在一起的鍵。一旦材料變成小塊,就會加入一種名為SDS 的助劑,在不損壞DNA 的情況下將其分離。他們用一個笨拙的經典逆向工程縮寫,將他們的技術稱為熱固性強化濕保存(T-REX)。
在測試中,麻省理工學院團隊成功地利用T-REX 在高達75 °C(167 °F)的溫度下儲存了不同長度的DNA 序列。第一個測試序列編碼了《解放奴隸宣言》、麻省理工學院的標誌、整個人類基因組,以及《侏羅紀公園》的主題音樂。當DNA 被移除並進行定序時,研究人員發現沒有引入任何錯誤。
這項研究的共同第一作者詹姆斯-巴納爾(James Banal)說:「冷凍DNA是保存DNA的首要方法,但這種方法非常昂貴,而且無法擴展。我認為,我們的新保存方法將成為一種可能推動未來在DNA上儲存數位資訊的技術”。
目前,T-REX 需要幾個小時才能將數據寫入DNA 並將其固定在熱固性材料中,但研究小組表示,經過優化後,這一過程可以加快。即便如此,我們也不可能在消費性電腦中使用基於DNA 的硬碟,相反,人工琥珀可能是長期存檔資料儲存的好選擇。
這項研究發表在《美國化學學會雜誌》。