一種新的 DNA 打印技術可能會徹底改變我們存儲數據的方式

盡管電子數據存儲系統可以高效，但它們在大自然自己的版本中什么都沒有——脫氧核糖核酸.一種將數據寫入 DNA 的新技術就像一臺印刷機，它變得足夠簡單，任何人都可以做到。

將數據寫入 DNA 通常涉及一次合成一個字母的鏈，就像將珠子穿到繩子上一樣。這顯然是一個非常緩慢的過程，尤其是當給定的 DNA 序列中可能有數十億個這樣的字母或堿基時。

但是新的DNA印刷機大大加快了這個過程。該團隊制作了一套 700 塊 DNA 磚塊，每塊包含 24 個堿基，其工作方式類似于活字作品。這些可以按所需的順序排列，然后用于將其數據“打印”到 DNA 模板鏈上。

這款印刷機不是一次寫入一個位，而是每個反應同時將其速度提高到 350 位。

為了簡化這一過程，數據沒有被編碼成 DNA 中通常的 GCAT 字母，而是二進制代碼中熟悉的 1 和 0。在這種情況下，化學標記附著在一些 DNA 塊上，但其他 DNA 塊沒有——有標記的代表 1，沒有標記的代表 0。

團隊測試技術通過存儲圖像，包括中國古代老虎的 16,833 位，以及一張由超過 252,500 位組成的熊貓照片。經過一些調整，可以使用標準 DNA 讀取方法恢復 100% 的數據。

為了展示它的使用有多么簡單，該團隊運行了一個實驗有 60 人。參與者使用一個名為 iDNAdrive 的軟件平臺對他們選擇的文本片段進行編碼，總計約 5,000 位。數據成功讀回，準確率達到 98.58%。

的吸引力DNA 數據存儲很清楚。首先，它的密度非常大——據估計，您可以存儲超過100 億 GB的數據僅需 1 厘米³的 DNA。更好的是，在適當的條件下存儲這些數據可以持續數千甚至數百萬年，使其成為一個很棒的檔案系統。

從 DNA 中讀取數據相對較快，但寫入是瓶頸。古代的文本也是如此，因此這項新研究的研究人員應用了類似的解決方案。

活字印刷術的發明使第一批大規模生產的文本成為可能。他們自己的小郵票上的單個字符可以排列成大塊，以便快速打印許多副本。分子活字法的靈感來自我們自己的細胞存儲和處理數據的方式。

您身體中的每個細胞都包含您的完整基因組。區分各種組織中細胞的是一層額外的信息，稱為表觀基因組.附帶的化學標記表明需要打開或關閉哪些基因才能讓細胞發揮不同的作用。

換句話說，如果你的身體是一家公司，每個員工都會得到相同的手冊，但不同的部門——大腦、肝臟、皮膚等——會突出顯示不同的章節，因此細胞知道他們完成工作所需的具體信息。

對于新的DNA印刷機，這些標記物或甲基保存正在寫入和讀回的信息。DNA 磚是活字片段，空白 DNA 模板鏈是紙。

當需要某個序列時，選擇相應的積木并使用模板放置在解決方案中。到達那里后，磚塊與 DNA 模板上的特定區域結合。

最后是墨水。酶將磚塊中的所有甲基復制到 DNA 模板的每個部分。稍后，一個納米孔測序然后，Device 可以讀出 1 和 0 的模式以重新創建存儲的數字文件。

因為這些磚塊在模板 DNA 鏈上自組裝，所以大量寫入同時發生，而不是一點一點地發生。加快這一過程，并使其可供非科學家訪問，可以幫助 DNA 成為一種可行的數據存儲介質。

該論文發表在雜志上自然界.

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