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塑料兔子被植入了DNA信息，并不代表它有了生命 （资料截图） |
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斯坦福兔子 |
爱因斯坦的母校——瑞士苏黎世联邦理工学院（前身是苏黎世工业大学）和以色列Erlich Lab最近公布了一项神奇的研究，他们首次将DNA作为信息存储工具，注入到了日常物品当中，比如一只塑料兔子身上，然后只需要切下这只塑料兔子身体上的任何一小部分，就可以用3D打印机重塑一只一模一样的塑料兔子出来，而且是想打印多少只都可以一模一样。 莫非这只塑料兔子也拥有了自己的DNA？这实在是件令人惊奇的事。发表在《Nature》（专业期刊《自然》）的子刊《自然生物技术》上的相关论文中，科学家指出，他们做这样的尝试目的其实是致力于将DNA数据存储的概念提升到前所未有的高度——DNA存储量相当大，远超过硬盘、磁带等电子设备，或许未来只需要一小盒子的DNA就可以保存下整个地球上所有生命体的遗传信息。 目前这项研究起码证明了一点：DNA真的能实现无处不在的存储。 一只拥有DNA信息的塑料兔子 这只3D兔子是在苏黎世联邦理工学院的实验室中被打印出来的，之所以选择了兔子，只是因为它是一个非常常用的计算机图形三维测试模型，这只兔子还有个名字叫斯坦福兔。 打印它所使用的材料，是一种特殊的聚合物基质——可以这么理解，这种材料经过高浓度压缩被注入了DNA信息，然后重新聚合，就像数以万计的微小玻璃珠聚合到一起，组成了这只兔子，而每一颗珠子都包含着几十个合成DNA分子。 研究人员采用的是一个叫DoT(DNA of Things)的架构。正是在这种架构中，DNA分子被融合到一种功能性材料中，从而创建出具有不可变内存的对象。这样，用这种材料打印出来的物件就可以拥有自己的DNA信息了。也就是说，不管是兔子还是什么其他任何没有生命的物件在这种技术重造之下，都可以有独特的DNA信息，这些信息里包括了几乎任何种类物件的所有数字信息。 研究人员在实验过程中，就从这只塑料兔子的耳朵上剪下了约10mg的材料，仅占这只兔子总重量(3.2g)的0.3%，然后通过DoT架构进行了五代复制实验，第四代和第五代之间隔了9个月的时间，打印出的兔子依然保存着第一代兔子的所有信息，这也就表明这只塑料兔子的确具有长期存储DNA的能力。 1公斤DNA就能存储全球数据 用DNA来存储信息，目前来说其实已经是比较成熟的技术了。DNA用自身的4种碱基对：A-T、T-A、C-G、G-C，来编码遗传信息，用CRISPR基因编辑技术，已可以制造出任何DNA序列，存储相应的数据。 而DNA存储的好处在于，它的存储密度要远超过硬盘、磁带等电子设备，1克DNA就足以存下海量信息。根据美国哈佛大学此前的研究，装满一鞋盒的DNA（约1kg）就能存储下全球数据。据说到目前为止，也只有DNA存储这类分子存储技术，在宏观上不会被几何形状所限制。DNA还非常稳定，能存在成百上千年，而只需要进行DNA测序，就可以读取这些信息。 论文作者Erlich说，在物体中注入存储信息的DNA，未来还可以用于制造能够自我复制的机器人。事实上，这项技术还有更多不可思议的可能，包括医学方面的应用。比如，哈佛大学的研究人员尝试过把一张骑马的动画图，插到了大肠杆菌的DNA里。然后，他们对细菌的基因组进行测序，以重建图像，准确率达到了90%。 去年，法国的一名高中生曾经把《圣经》和《古兰经》的一部分内容用DNA链编码，然后用AAV2病毒当载体注入自己的身体；今年6月，美国一家初创公司Catalog也尝试把16GB大小的英文维基百科内容编码在了DNA链上；7月，Catalog又宣布成功把1TB数据存到了重量仅以克计的DNA上，并且表示明年就会开始商业化。 实用难题是如何降低成本 不过目前DNA数据存储的另一大挑战，还是高昂的成本。无论是DNA合成还是DNA写入，现在都花费巨大。据维基百科介绍，每兆字节的编码成本为12400美元，检索成本为220美元。 但相信不久的未来，这种成本难题还是可以被克服的。论文作者Erlich便说，如果批量生产，肯定会大大降低成本。因此有人指出，或许到2023年，这项技术在长期数据存储方面就能具有成本效益了。 也许，若干年后的考古学家可以通过一个旧瓶子的碎片，就能轻易复原一个一模一样的完整的瓶子。更为神奇的是，如果在这个碎片中被存入过更多信息，后人甚至能从中还原出当下的整个文明全貌。
