RCH:硬盘过时是迟早的事，但用 DNA 来存储数据是不是有点太科幻了_ARCHAI

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1878年6月19日，英国著名摄影师埃德沃德·迈布里奇把12台双镜头照相机列成一排，拍摄一名骑手骑马快速奔跑的场景。最初的目的是想解决困扰了画家和艺术家几个世纪的难题——马在奔跑时四条腿是否可以同时离地。

明尼苏达大学的数学教授兼数字技术专家AndrewOdlyzko称这项新研究「非常了不起」。

「想象一下，我们可以把秘密交给位于我们肠道或者皮肤上的细菌，这应该是最安全的保密方式了，」他说道。

让细菌「监控」神经元

此前，科学家已经成功将存入了DNA中。2012年，Church将自己的书的电子数据编辑成DNA形式导入了细菌体内，并通过细菌繁殖得到了900亿份复制品。莎士比亚的十四行诗《Regenesis》

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「这应该是出版史上的最高纪录了，」Church在采访中说道。

HarvardUniversity

在这些研究的基础上，Church和其他科学家开始酝酿一个更大胆的想法——能否将改造过的细菌植入人体细胞，记录下细胞的一举一动。换句话说，就是像拍电影一样录下每个细胞的生活。

当人生病时，医生可以将这些细菌提取出来，观察存储在DNA中的录像。Church说，这就像飞机失事后人们可以通过黑匣子知道当时发生的情况一样。

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大脑包含约860亿个神经元，然而要想知道这些神经细胞的日常活动却是一件非常困难的事。

「目前，我们可以用电极来观察神经元的活动，但是一个电极只能监控一个神经细胞。人的脑子装的下860亿个神经元，可装不下860个电极啊，」Church说道。不过，经过改造的细菌或许是理想的「侦察兵」。

科学家的想法是，通过基因工程将细菌改造成「记录装置」，然后让这些细菌随着血液到达大脑，记录大脑神经元的活动。随后科学家可将这些细菌提取出来，通过其DNA就能知道神经元在这段时间的活动状态。

Church和他的同事已经在过去的研究中展示了细菌能记录细胞中被标记的DNA。

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存储能力甩硬盘几条街的DNA

半个世纪前，著名物理学家理查德·费曼就提出了用DNA来存储信息这一超前想法。很久之后分子生物学革命才兴起，几十年后才有科学家成功地做到了给DNA测序。

「基因不仅仅是文字信息，它也能做一些自己的事，」费曼在1959年的一次中说道。演讲

「想象一下，我们也能做出一件非常小的东西，让它做我们想做的事，」他激动地说道。

「费曼博士的想法意义深远——它给我们提供了一个方向，」南加州大学的数学家LeonardAdleman说道。他还是「RSA」——使用最广泛的一种公钥加密算法——的创建者之一。

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1994年，Adleman他已经成功将数据存入了DNA中，并把DNA当作电脑解决了一个数学问题。他坚信，DNA的存储能力是同样大小光盘的一万亿倍还不止。宣布

数据存储是一个越来越让人头疼的问题。在这个知识爆炸的年代，每天产生的数据数量惊人，因而储存数据的技术一不小心就过时了，比如被淘汰掉的软盘。

但DNA永远都不会过时。「数十亿年来，生物都在用DNA存储信息，而且信息都保存完整，」Adleman说道。他注意到，现代的细菌仍然能从几百万年前的昆虫琥珀中读取到基因信息。这是因为DNA很容易保存，只需放在冷、暗、干燥处，没有恒温恒湿的苛刻要求。它还非常稳定，存放上百万年都没问题。

除此之外，DNA合成测序，使用的设备和方法都是生物学研究的常规工具。这使得DNA的存储有效地避开了因设备技术更新换代而起的许多麻烦。所以DNA是数码信息长期存储的理想材料，而且存储的时间越长，越能显出优越性。

DNA真正取代硬盘还要多久？

DNA作为存储介质，也有显著的弱点。首先是成本太高。欧洲生物信息研究所的高德曼团队的实验费用高得惊人：每一兆字节的存储费用是12,400美元，外加测序解读220美元。这是常规磁带存写费用的一百多万倍。

第二，信息读写非常耗时。数码信息编入DNA目前只能由专门的DNA合成设备来做；而从DNA中读取信息，重组复原为数码文件也很费时。高德曼团队用了整整两个星期，才完成五个文件739千字节的复原。

第三，DNA介质不能重复使用，写录完毕，一般来说不能修改、不能再用。可是，我们已经习惯了常规存储，如硬盘和U盘的便利。几十块钱的U盘，插入电脑，就能周而复始地存取文档。

这些「简单」的基本功能，DNA介质却难以胜任。

Nature

「人们的本能反应是，DNA分子那么渺小，怎么能储存海量信息呢？」Birney博士说到。

「尽管这些想法很超前，但我们起码知道，这些生物技术诞生的时间肯定前人预测的要早，」Church说到。

他举出了人类基因组测序的例子。此前，一些比较乐观的科学家预测这将花费至少60年的时间，每组基因测序的费用将高达1000美元。而于1990年正式启动的「人类基因组计划」只用了十年时间，花费30亿美元。

DNA存储着生物体的奥秘，是个非常大的「数据盘」。当克服了存储和读取上的难题，也许未来某一天，我们所有的硬盘、U盘、网盘都可以丢到一边。用一块硬币大小的DNA，就能存储我们一生需要的数据了。

参考资料：TheNewYorkTimes

头图来源：Geenius

陈君子

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