儘管電子資料儲存系統非常高效,但它們卻沒有任何自然版本的資訊?。一種將資料寫入 DNA 的新技術就像印刷機一樣運作,而且非常簡單,任何人都可以做到。
將資料寫入 DNA 通常涉及一次一個字母地合成鏈,就像將珠子串到繩子上一樣。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鹼基時。
但新的DNA印刷機大大加快了這個過程。該團隊創建了一套 700 個 DNA 積木,每個積木包含 24 個鹼基,其工作原理類似於活字印刷件。這些可以排列成所需的順序,然後用於將其數據「列印」到 DNA 模板鏈上。
這台印刷機不是一次寫入一位,而是每次反應同時將其速度提高到 350 位。
為了簡化過程,資料沒有被編碼成常見的 DNA GCAT 字母,而是被編碼成熟悉的二進位代碼中的 1 和 0。在這種情況下,化學標記物附著在一些 DNA 磚上,但沒有附著在其他 DNA 磚上?有標記的代表“1”,沒有標記的代表“0”。
團隊測試了技術透過儲存影像,包括中國古代老虎拓片的 16,833 比特,以及由超過 252,500 比特組成的熊貓照片。經過一些調整,使用標準 DNA 讀取方法可以恢復 100% 的資料。
為了展示它的使用有多簡單,團隊運行了一個實驗有 60 人。參與者使用名為 iDNAdrive 的軟體平台對他們選擇的文字片段進行編碼,總計約 5,000 位。數據已成功讀回,準確率高達 98.58%。
的吸引力很清楚。其一,它的密度令人難以置信?據估計您可以儲存超過100 億千兆位元組僅 1 公分的數據3DNA。更好的是,在適當的條件下儲存這些資料可以保存數千甚至,使其成為一個出色的檔案系統。
從DNA讀取資料相對較快,但寫入是瓶頸。古代的文字也是如此,因此這項新研究的研究人員採用了類似的解決方案。
活字印刷術的發明使得第一批大量生產的文本成為可能。小郵票上的單一字元可以排列成大塊,以便快速列印許多副本。分子活字印刷的靈感來自於我們自己的細胞儲存和處理資料的方式。
您體內的每個細胞都包含完整的基因組。區分不同組織中的細胞的是一層額外的訊息,稱為。附加的化學標記顯示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、皮膚等等?突出顯示了不同的章節,因此細胞知道它們完成工作所需的具體資訊。
對於新DNA印刷機,這些標記或甲基基團保存正在寫入和讀回的資訊。 DNA 塊是可移動的活字塊,空白 DNA 模板鍊是紙張。
當需要一定的順序時,選擇相應的磚塊並將其與模板一起放入溶液中。一旦到達那裡,這些磚塊就會沿著 DNA 模板與特定區域結合。
最後是墨水。酵素將磚塊中的所有甲基複製到 DNA 模板的每個部分上。後來,一個然後設備可以讀出 1 和 0 的模式來重新建立儲存的數位檔案。
由於磚塊在模板 DNA 鏈上自組裝,因此大量寫入會同時發生,而不是一點一點發生。加快這一過程並使其可供非科學家使用,可以幫助 DNA 成為一種可行的資料儲存媒體。
論文發表在期刊上自然。