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DNA：精妙的信息存储体( 二 )


为了避开这个缺点 ， 由美国哈佛大学的分子生物学家乔治·邱奇领导的一个小组2012年8月尝试了另一种办法 。 他们所用的材料不是活细胞的DNA ， 而是人工合成的DNA 。 人造DNA除了不会发生基因突变这一优点外 ， 还有一个好处是整条DNA都可以用于刻写 ， 不像活细胞的DNA ， 刻写时你得小心翼翼地避开有用的基因 。
在刻录的时候 ， 他们先把文字、图片都转化成电脑上的二进制代码;然后用A或C代替0 ， 用G或T代替1(这样做实际上把DNA上的四进制简化成了二进制);最后按这个编码在试管里合成出人造DNA 。 因为目前人工合成长链DNA还比较困难 ， 他们就采用了好多段短链DNA ， 这些短链DNA有秩序地排布在玻璃芯片上 ， 信息则被分存在这些短链DNA上 ， ——这类似把硬盘分成几个扇区 。 读的时候 ， 用基因测序仪器按秩序读出这些DNA上的碱基编码 ， 然后还原成二进制0和1的编码 ， 最后电脑就可以把信息所包含的文字、图片都显示出来 。

惊人的存储能力
这一次 ， 邱奇等人竟然在人造DNA上“刻”进了整整一本书的内容 ， 这本书包含53246个英文单词 ， 11张图片和1个电脑程序 ， 总计5.27MB 。 所储存的信息量比过去DNA上“刻”进信息的最高纪录还要高600多倍 。 出错率仅为百万分之二 ， 就是说 ， 这么一本厚书 ， 仅出错几个字母 。 这些信息在常温下至少能稳定保存40万年 。
用DNA存储信息 ， 容量大得惊人 。 在这次实验中 ， 科学家总共用了55000段短链DNA ， 但DNA总质量还不到万亿分之一克 。 据计算 ， 单1克的DNA就能存储4.55×1020比特 ， 倘若把这些信息刻成光盘 ， 需要1000亿张DVD 。 目前人类每年生产的全部数字信息 ， 仅用4克DNA就可储存 。
不过 ， 用DNA存储跟同光盘存储一样有个缺点 ， 那就是一旦制作成 ， 就只能读 ， 不能写 。 因此 ， 这种办法比较适用于需要长期备份保存的大容量数据 ， 像我们电脑上写文章 ， 需要经常修改 ， 那就没必要用它来保存数据了 。
目前 ， DNA存储还有另两个缺点 ， 一个是费用比较昂贵 ， 还有一个是刻录和读取都比较慢 。 比如这次为了刻这本书 ， 科学家就用了好几天 。 但随着生物技术的发展 ， 这两个缺点未来都将会被克服 。 就拿基因测序的费用来说(因为DNA存储和读取都需要用到基因测序技术) ， 2012年的费用仅是2001年的百万分之一 。
【DNA：精妙的信息存储体】所以用DNA做超级硬盘 ， 廉价、快速地存储海量信息不是遥远的梦想 。

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