“1公斤DNA便可以裝下全世界數(shù)據(jù)?！比涨埃本┐髮W張成、錢瓏聯(lián)合研究團隊與合作者提出了一種全新的並行“印刷”DNA存儲策略，成功將信息打印在DNA分子之上，猶如在白紙上批量印刷信息。相比於目前基於序列合成的主流“逐字寫入”DNA存儲，該技術實現(xiàn)了快速、低成本的大規(guī)模分子數(shù)據(jù)存儲，為未來實用型DNA存儲發(fā)展提供了破局新路。相關成果23日深夜以《基於表觀分子比特打印的並行DNA分子數(shù)據(jù)存儲》為題發(fā)表於《自然》。

從甲骨到竹簡，從紙張到光盤，從閃存到雲(yún)存儲……時代向前發(fā)展，關於信息與數(shù)據(jù)的存儲方式也在發(fā)生著深刻變化。如今，全球每天都在產(chǎn)生海量數(shù)據(jù)，但它們儲存在哪兒，始終是一個現(xiàn)實難題。經(jīng)過多年探索，科學家們發(fā)現(xiàn)，DNA存儲技術或許是一個正確選項。

記者了解到，主流DNA存儲多以化學合成的方式逐個加入代表信息的鹼基，過程煩瑣耗時，在成本和速度上面臨巨大挑戰(zhàn)?！安煌秱鹘y(tǒng)技術路線，這項技術的核心突破在於，我們開發(fā)的‘表觀分子比特’DNA存儲技術，利用預制的DNA‘白紙’和‘活字塊’，通過DNA自組裝介導的分子信息‘排版’，再由酶催化‘轉印’，實現(xiàn)了分子級‘活字印刷’?！闭撐耐ㄓ嵶髡邚埑山榻B，與傳統(tǒng)DNA數(shù)據(jù)存儲方法相比，這種活字印刷並行寫入方式隻需通過排版有限的“活字塊”，就可以實現(xiàn)任意信息寫入，不僅避免了復雜煩瑣DNA序列編碼過程，而且大幅降低了分子信息寫入復雜度，能夠降低成本，提高操控靈活性。

張成告訴記者，由於首次引入並行的分子排版和轉印機制，團隊在實驗中成功將中國漢代虎紋瓦當和國寶大熊貓飛雲(yún)的高清圖片信息，通過“表觀分子比特”並行寫入DNA分子中，數(shù)據(jù)量超過27.5萬比特，存儲規(guī)模較以往同類工作提升超過300倍?！巴瑫r，信息讀取可使用便攜式納米孔測序儀，實現(xiàn)了對DNA模板上復雜修飾比特信息的高通量讀取，並通過並行解析無損還原了原始數(shù)據(jù)。實驗結果驗証了這項創(chuàng)新型分子存儲技術的可行性和準確性，還展示了‘表觀分子比特’DNA存儲的穩(wěn)定性?！?/p>

最值得關注的是，團隊還展示了這項技術的分布式存儲應用潛力。論文通訊作者錢瓏透露，在個人定制DNA存儲實驗中，團隊邀請了60名背景廣泛的青年志願者，由他們在日常環(huán)境下，將私人數(shù)據(jù)親手寫入DNA並由個人保存，相關數(shù)據(jù)直到他們想使用時才被讀取，可有效保障個人數(shù)據(jù)的隱私與安全?！翱梢哉f，這種便捷的分布式DNA存儲方式，不僅能極大降低DNA存儲的使用門檻，而且具有高隱私性，有望實現(xiàn)DNA存儲的個人應用?！?/p>

“在DNA這張白紙上批量打印信息，代表著DNA存儲技術的重要突破與革新，為大規(guī)模數(shù)據(jù)存儲提供了全新解決方案，有望突破DNA存儲的成本和速度壁壘，並為未來其他相關分子信息系統(tǒng)的技術研發(fā)奠定基礎?！卞X瓏表示，“可預見的是，在未來，無論身處何時何地，我們都將無須依賴大型實驗儀器，就能實現(xiàn)簡單、準確、高效的DNA數(shù)據(jù)存儲?！保ㄓ浾?晉浩天）

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