在DNA上存儲(chǔ)信息已經(jīng)夠便宜了 有望實(shí)現(xiàn)商業(yè)化
據(jù)國外媒體Quartz報(bào)道,如今,將數(shù)據(jù)信息存儲(chǔ)在DNA上的成本已經(jīng)足夠便宜,因此該技術(shù)有望實(shí)現(xiàn)商業(yè)化。
我們需要承認(rèn)這樣一個(gè)事實(shí):我們已經(jīng)成為數(shù)碼囤積者,耗費(fèi)大量的空間來存儲(chǔ)我們的數(shù)據(jù)。
2016年,人類共計(jì)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(jì)將增加十倍以上。我們的個(gè)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(dòng)中所創(chuàng)造的海量信息,比如進(jìn)行實(shí)驗(yàn)和臨床試驗(yàn),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(jī)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(jí)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(gè)問題。具體地說,就是利用我們的細(xì)胞。
大容量存儲(chǔ)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(gè)人體細(xì)胞包含30億個(gè)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(jí)研究計(jì)劃局(DARPA)在內(nèi)的幾家機(jī)構(gòu)已經(jīng)開發(fā)了基于DNA的存儲(chǔ)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(gè)問題:制造編碼信息的獨(dú)特DNA成本十分高昂。據(jù)《連線》雜志報(bào)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(gè)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(gè)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(jì),存儲(chǔ)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(chǔ)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(xiǎn)投資公司的900萬美元投資。它計(jì)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(chǔ)的數(shù)據(jù)提交給Catalog,然后Catalog會(huì)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(gè)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(chǔ)時(shí),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(huì)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(gè)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(chǔ)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。