一种新的 DNA 打印技术可能会彻底改变我们存储数据的方式

尽管电子数据存储系统可以高效，但它们在大自然自己的版本中什么都没有——脱氧核糖核酸.一种将数据写入 DNA 的新技术就像一台印刷机，它变得足够简单，任何人都可以做到。

将数据写入 DNA 通常涉及一次合成一个字母的链，就像将珠子穿到绳子上一样。这显然是一个非常缓慢的过程，尤其是当给定的 DNA 序列中可能有数十亿个这样的字母或碱基时。

但是新的DNA印刷机大大加快了这个过程。该团队制作了一套 700 块 DNA 砖块，每块包含 24 个碱基，其工作方式类似于活字作品。这些可以按所需的顺序排列，然后用于将其数据“打印”到 DNA 模板链上。

这款印刷机不是一次写入一个位，而是每个反应同时将其速度提高到 350 位。

为了简化这一过程，数据没有被编码成 DNA 中通常的 GCAT 字母，而是二进制代码中熟悉的 1 和 0。在这种情况下，化学标记附着在一些 DNA 块上，但其他 DNA 块没有——有标记的代表 1，没有标记的代表 0。

团队测试技术通过存储图像，包括中国古代老虎的 16,833 位，以及一张由超过 252,500 位组成的熊猫照片。经过一些调整，可以使用标准 DNA 读取方法恢复 100% 的数据。

为了展示它的使用有多么简单，该团队运行了一个实验有 60 人。参与者使用一个名为 iDNAdrive 的软件平台对他们选择的文本片段进行编码，总计约 5,000 位。数据成功读回，准确率达到 98.58%。

的吸引力DNA 数据存储很清楚。首先，它的密度非常大——据估计，您可以存储超过100 亿 GB的数据仅需 1 厘米³的 DNA。更好的是，在适当的条件下存储这些数据可以持续数千甚至数百万年，使其成为一个很棒的档案系统。

从 DNA 中读取数据相对较快，但写入是瓶颈。古代的文本也是如此，因此这项新研究的研究人员应用了类似的解决方案。

活字印刷术的发明使第一批大规模生产的文本成为可能。他们自己的小邮票上的单个字符可以排列成大块，以便快速打印许多副本。分子活字法的灵感来自我们自己的细胞存储和处理数据的方式。

您身体中的每个细胞都包含您的完整基因组。区分各种组织中细胞的是一层额外的信息，称为表观基因组.附带的化学标记表明需要打开或关闭哪些基因才能让细胞发挥不同的作用。

换句话说，如果你的身体是一家公司，每个员工都会得到相同的手册，但不同的部门——大脑、肝脏、皮肤等——会突出显示不同的章节，因此细胞知道他们完成工作所需的具体信息。

对于新的DNA印刷机，这些标记物或甲基保存正在写入和读回的信息。DNA 砖是活字片段，空白 DNA 模板链是纸。

当需要某个序列时，选择相应的积木并使用模板放置在解决方案中。到达那里后，砖块与 DNA 模板上的特定区域结合。

最后是墨水。酶将砖块中的所有甲基复制到 DNA 模板的每个部分。稍后，一个纳米孔测序然后，Device 可以读出 1 和 0 的模式以重新创建存储的数字文件。

因为这些砖块在模板 DNA 链上自组装，所以大量写入同时发生，而不是一点一点地发生。加快这一过程，并使其可供非科学家访问，可以帮助 DNA 成为一种可行的数据存储介质。

该论文发表在杂志上自然界.

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