作为现代世界生产年代由于数据越来越多,研究人员正努力寻找新的存储方法所有。DNA有希望成为一种极其紧凑和稳定的存储介质,现在一种新方法可以让我们将数字数据直接写入活细胞的基因组。

重新利用自然内置记忆技术的努力并不新鲜,但在过去十年里,这种方法重新引起了人们的兴趣,并取得了一些重大进展。这是由大量数据推动的,这些数据没有显示出放缓的迹象。By 2025据估计,全球每天将产生463艾字节的数据。

用传统的硅技术储存所有这些数据可能很快就变得不现实,但DNA可以提供答案。首先,它的信息密度是传统硬盘的数百万倍,仅一克DNA就可以可存储2.15亿千兆字节

如果储存得当,它也非常稳定。2017年,研究人员能够提取出一种已灭绝马的全部基因组700000年前。学会使用与自然相同的语言存储和处理数据,也可能为生物技术的许多新功能打开大门。

最复杂的问题在于找到一种方法,使计算机和数据的数字世界与遗传学的生物化学世界相结合。目前这需要在实验室合成DNA,虽然成本正在迅速下降,但这仍然是a复杂而昂贵的业务。一旦这些序列被合成,它们就必须被小心地储存在体外,直到它们准备好再次被访问(或者可以再次访问)拼接到活细胞中使用CRISPR基因编辑技术。

然而现在,哥伦比亚大学的研究人员展示了一种新方法,可以直接将数字电子信号转换为存储在基因组中的遗传数据年代的活细胞。领导这项研究的哈里斯·王(Harris Wang)说,这可能会为数据存储和其他领域带来大量应用发表在化学生物学性质

“想象一下,拥有可以实时计算和物理重新配置的蜂窝硬盘,”他在一封写给他的电子邮件中写道188金宝搏app1.1.94。“我们认为第一步是能够直接将二进制数据编码到细胞中,而不必进行体外DNA合成。

“这可能是所有DNA存储方法中最困难的部分。如果你能让细胞直接与计算机对话,并将其基于dna的记忆系统与基于硅的记忆系统连接起来,那么未来就会有很多可能性。”

这项工作建立在王之前设计的基于crispr的蜂窝记录仪的基础上大肠杆菌它能检测到细胞内特定DNA序列的存在,并将这一信号记录到生物体的基因组中。

该系统包括一个基于dna的“传感模块”,该模块可以产生更高水平的“触发序列”,以响应特定的生物信号。这些序列被整合到记录器的“DNA记录带”中以记录信号。

在这项新研究中,Wang和他的同事们将传感模块与另一个团队开发的生物传感器配合使用,该生物传感器可以对电信号做出反应。然后,大量的细菌被放置在一个由一系列小室组成的装置中,使研究团队能够将它们暴露在电子信号中。

当他们施加电压时,触发序列的水平就会升高,并记录到DNA自动记录带中。具有高比例触发序列的拉伸被用来表示一个二进制的“1”,它们没有一个“0”,使研究人员可以直接将数字信息编码到细菌的基因组中。

一个单元能容纳的数据量非常小,只有3位。因此,研究人员设计了一种方法,用不同的3位数据块同时对24个不同的细菌种群进行编码,总共72位。他们用这个来编码信息“你好,世界!”研究人员对这些细菌进行了测序,并通过使用一种特殊设计的分类器,他们可以以98%的准确率检索出这些信息。

显然,72比特距离现代硬盘的存储容量还有很长的路要走,甚至是现在的无细胞DNA存储技术在字节。但王说,这只是一个概念证明,在提高驱动记录仪的CRISPR机制的效率、可可靠读取的报价单长度、甚至用于数据编码的电子设备方面,还有很大的空间。

所有这些都将在未来几年内得到改善,我肯定地认为,即使在短期内,也有可能将系统的容量大幅提高几个数量级。

他补充说,将数据存储在细胞中而不是在体外有许多显著的好处。首先,放大或复制数据的成本要低得多,因为你可以简单地培养更多的细胞,而不必进行复杂的人工DNA合成。研究小组在论文中指出,记录的信息在60到80代细胞中保持稳定。

细胞本身也有保护DNA不受环境干扰的能力。他们通过添加大肠杆菌然后通过对混合土壤微生物群落进行测序,可靠地获取52位信息。

不过,也许最令人兴奋的是将这种数据记录能力与新兴研究结合起来的可能性生物计算机。研究人员已经开始对细胞的DNA进行改造,使其得以实现逻辑和内存操作但是,在硅和基因组之间建立一个直接的接口,可能会大大加快我们为自己的设备重新编程细胞的能力。

图片来源:为何MolckPixabay

我是一名自由科技作家,住在印度班加罗尔。我的主要兴趣领域是工程学、计算机和生物学,尤其关注这三者之间的交叉点。

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