科学家开发出DNA存储新技术 糖块大小可存千万GB

近日，一项新的研究成果为实现全功能DNA计算机迈出了重要一步。研究人员开发了一种新技术，能够在DNA中存储PB级的数据，并将其保存数千年甚至数百万年。此外，该系统还可以处理数据，例如解决数独难题。

DNA作为一种天然的数据存储系统，具有极高的存储密度。每个细胞可以存储约800MB 的数据，而人体由数万亿个细胞组成，因此每个人都是一个行走的、会说话的超密集数据中心。科学家们一直致力于开发利用这种高效的自然数据存储系统。

然而，DNA数据存储面临很多挑战，包括写入、读取、移动和处理信息的不稳定性。DNA比较脆弱，难以可靠地写入、读取、移动和处理信息，但新的研究声称开发了一种能够解决这些问题的系统。该系统的关键在于一种柔软的聚合物材料，它可以作为DNA 的支架，可以脱水进行长期储存，然后重新水化进行检索。

该研究的科研人员表示：“我们创造了被称为‘树枝状胶体’的聚合物结构，它们从微观尺度开始，但以分层方式相互分支，形成纳米级纤维网络。这种形态创造了一种具有高表面积的结构，这使我们能够将DNA沉积在纳米原纤维中，而不会牺牲使DNA具有吸引力的数据密度。”

这种技术使数据能够以极高的密度存储——每立方厘米10PB。换句话说，在一个糖块大小的空间里可以存储1000万GB的数据。与裸露的DNA相比，树枝状胶体可以更好地保存文件，并且可以承受超过170次的脱水/再水化循环，而裸露的DNA只能承受60次循环。

与其他DNA数据技术一样，这种技术非常适合长期存档存储。研究人员预测，存储在聚合物纳米纤维上的DNA在4℃冰箱温度下的半衰期约为6000年，在-18℃冷冻条件下的半衰期则为惊人的200万年。

为了将数据写入DNA，算法首先将其转换为核酸序列——即DNA代码中的ACGT字母。可以使用RNA分子从DNA中复制数据，然后对该RNA进行测序，从而检索特定的信息片段。这意味着不需要破坏DNA就可以读取其中的信息，这与一些现有的DNA数据技术不同。

新系统还允许使用酶直接在DNA中进行计算，这项研究不仅为DNA数据存储铺平了道路，也为全功能DNA计算机的发展提供了可能。