日前，哥倫比亞大學副教授亞尼弗·埃利奇（Yaniv Erlich）聯合蘇黎世聯邦理工學院專家等在《自然—生物技術》上發表了一項最新成果。其研究團隊通過3D打印制作了一只兔子，并且將這只兔子的三維結構數據以雙鏈DNA結構形式內置在打印材料中。通過編碼和解碼，這只3D打印的兔子模型實現了其自身數據的DNA存儲和傳遞。亞尼弗·埃利奇表示，這項研究最大的突破在于證實了萬物皆可實現DNA存儲的理論，且不受任何形狀限制，從存儲密度來看，10噸DNA即可存儲人類已經創造出的所有信息。

我們到底可以通過基因數據了解到哪些信息？我們還可以拿這些信息做些什么？基因還有哪些潛在的應用？

數據存儲技術面臨挑戰

在過去的70年中，數據存儲技術在快速發展中也面臨挑戰。現在有很多創新性技術可使每年的存儲成本降低30%，但隨著2010年創新的速度變緩，人們仍很難把這些設備的成本降得更低。

20世紀70年代的影片可存在一張光碟上，但現在存在光盤中的信息很難被讀取了。那么， 是否DNA才是真正的存儲技術？在過去35億年中DNA都是存在的，而且未來也會繼續存在。相信未來我們依然需要借助DNA的力量。

理論上，DNA存儲相對傳統存儲方式優勢明顯。一張光盤一旦出現刮痕就很難提取里面存儲的信息，其實，任何數字技術都存在這樣的問題。但是，DNA就靠譜得多，哪怕幾千年前的殘骸，今天都可以通過DNA來了解當時的情況。

信息可以存儲于一個DNA

實際應用中，DNA是不是可以存儲信息呢？如何打造基于DNA的文件？

DNA是一個序列，它是幾種不同堿基的組合，這與計算機的存儲理念不謀而合。計算機世界里，不管是文本還是歌曲，每個文件都可以轉換成一個二進制的序列，由0和1組成，并可以這種形式存儲。

如果你想讀取DNA信息的話，可以將其放到序列儀上，通過測序儀來讀取存儲的數據。

現在我的團隊希望能夠將這一理念化為現實。此前，我們將一部電影放到DNA中，用計算機操作系統成功讀取出來，并且沒有任何數據缺失。

但是，這項技術也存在缺點。讀取文件時，需要提取的DNA是在液體中的一部分，如果接連不斷地測序的話，可能最終樣本量會越來越少。

怎么辦？我們希望借助細胞增殖解決這一問題。細胞在增殖過程中不斷地進行DNA的復制，我們可以通過聚合酶鏈式反應技術（PCR）做一個類似的擴增，這一工作可以在實驗室完成。

如何避免DNA復制的錯誤？研究人員開發出一套糾錯代碼，即使復制過程中出現錯誤，也可以及時糾正過來。

另外，我們做了一個實驗，希望了解一個DNA最多可以儲存多少信息。研究發現，每一個DNA上可以有125艾字節（EB）的信息。這是多少呢？如果一個房間里全都是筆記本電腦的話，它們所存儲的所有信息都可以集中到一個DNA上。

“兔子”實證DNA存儲可行

人類所創造的數據總量大約是10的24次方，我們只需要10噸的DNA就可以儲存所有的數字信息。這10噸的DNA可以裝到一個大卡車上。

那為什么不能讓這項技術為更多人所用呢？把小小的DNA做成一般物品，以儲存信息。

我們希望解放試管中的DNA，把它放到很小的硅珠當中，然后用膠囊把硅珠封住，再把這些小珠放到聚合物里面，比如說塑料，最后把塑料做成我們想要的一些東西或者是形狀。

這只3D打印的小兔子不一般，因為這只兔子的DNA里寫了如何打印這只兔子的指令。也就是說，兔子里有生產它的具體指令，保存于硅珠中，硅珠里有DNA，這個DNA就是如何制造這只小兔子的生產信息。日常使用中，我們只需要把這只小兔子的耳朵折下一點，讀取DNA信息，進行復制，就可以生產新的小兔子。 就像兔子繁殖一樣，我們可以不斷地復制、不斷地迭代。

測試發現，生產了6代這樣的兔子，我們還是能從最后一代兔子里提取到最原始的信息，沒有任何的錯誤。

這項技術有何實際應用？首先，我們可以把各種材料的生產方式放到材料里面，比如可以在植入物中放入病人的診療信息。若干年后，可能患者的病歷已經難以找到，但只需從這名患者體內拿出這個植入物就可以了解其過去的健康情況。我們也可以用同樣的方式來生產汽車部件。

其次，可應用于隱藏信息。我們可以把一些常見的東西或物件當作隱藏信息的載體，比如鞋帶、鏡片、襯衣、扣子等，所有這些物件都可以幫助我們儲存和隱藏信息。甚至我們可以像喝飲料一樣，把硅珠喝到肚子里，需要的時候再把它排泄出來。

再次，可應用于自我復制的機器人。通常機器人是無法自我復制的，但是自我復制機器人有能力把自己的生產方式傳遞給下一代機器人。

DNA有可能是我們終極的存儲設備。它的存儲密度要比其他存儲技術高，存儲時間也更久，而且提取簡單。人類只要使用一臺普通的DNA測序儀，就可以把信息解析出來。同時，由于沒有材料或形狀的限制，我們可以把DNA注入日常物件中，使存儲信息成為我們生活的一部分。（來源：中國科學報 沈春蕾）