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存储信息
——基因硬盘

脱氧核糖核酸(DNA)本身就是天然的“硬盘”,存储着生命的遗传信息。能否利用DNA去保存其他信息呢?原理其实很简单,就是将计算机中0和1的保存模式,变为4种碱基(ATGC)的编码模式。根据编码合成DNA序列,解码时通过基因测序仪测出序列。2022年,天津大学的元英进院士团队将敦煌壁画存到了细胞当中,在70摄氏度高温下保存了70天,完美恢复了敦煌壁画的数据。也许有人疑惑,硬盘已经足够好了,为什么还需要生物信息存储呢?下表对比了传统信息存储工具和DNA存储的差异,其中最吸引人的是DNA具有极高的存储密度。全世界现有全部数据可以存在仅200千克的DNA当中,而一个人体内约有2千克DNA,所以把全世界的信息都存下来,只需要100个人体内的DNA量就可以实现。

存储介质性能的对比

DNA除了作为信息存储的工具,还极具成为纳米机器人的潜力,这得益于DNA的自组装能力。碱基能够通过互补配对原则发生作用(A配对T, G配对C),从而形成经典的双螺旋结构。如果人为加以改进,那么DNA会形成更多具有设计感的形状。2017年《自然》( Nature )杂志发表了4篇关于DNA自组装的论文,不仅绘制出了蒙娜丽莎的微笑,还做出了纳米泰迪熊。科学家可以像拼乐高积木一样制作出各种构件 [4] 。上海交通大学的樊春海院士开发的DNA折纸技术,可以在数百条短链DNA的帮助下将长单链DNA折叠成指定形状,尺寸集中在几纳米到一两百纳米之间。使用该通用技术生产分子机器、纳米机器人等,为后续对微观世界的开发提供了无限的想象力。 VziYs0smqExj6H39Z38XoapFnhod0ELsY8/CLTsYxdjlRvSvRYgBQUqygY8ZDHHP

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