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“生命是一本打开的书”我们把细菌变作图书馆吧

 大科技杂志社 2019-11-08

“生命是一本打开的书”,这本来是个比喻,但如今科学家已把它变作了现实。现在,我们可以把一整座图书馆的图书、影像资料,都存放到活的生物体上,并通过它们代代相传。尽管目前科学家所使用的材料还仅是单细胞生物,但终有一天,可以储存到植物、动物,甚至人身上。

把视频文件存到生物体上

此前,科学家已成功实现了图片和文本文件的DNA存储。既然任何视频都可分解成一帧帧图片,那么顺理成章的是,把视频文件也储存到了DNA上。最近,哈佛大学的科学家成功做到了这一点。

他们将表现一匹马在奔跑的五张图片逐一编码进人工合成的DNA片段上。然后,把含有第一张图片信息的DNA片段注射到数千株大肠杆菌中。在一定的控制条件下,大肠杆菌很快就把这些片段剪切、粘贴到了自己的DNA序列中。然后科学家又在它们身上依次注入含第二、第三、第四、第五张图片的DNA片段。大肠杆菌也一一把它们剪切、粘贴到自己的DNA序列中。此后一段时间,大肠杆菌经过繁殖,数量倍增。

为了检查效果,科学家对这样的60万株大肠杆菌进行了DNA测序。他们惊讶地发现,在剪切、粘贴的过程中,竟然没有一个编码出差错(比如把本来的编码“A”,错成“C”),而且图片顺序也没出现任何颠倒(比如把第三张图片插到了第一、二张中间)。这样储存得到的,正是一个完整的视频文件。

首先是细菌存储的信息量大,且体积小。据计算,1克双链DNA可以编码存储的信息量可达1000亿个DVD光盘。当然,一座图书馆的信息不可能塞进一个细菌。可以计算一下,1条DNA的重量大约为10-12克,那么相当于要用10个细菌来存1个DVD光盘的内容。对于一座大型图书馆的信息,需要上千万个细菌才能存下,但上千万个细菌也只有小沙粒的百分之一大。

其次,把信息储存在活的细菌上,一个显而易见的好处是,这些信息可以随着细菌繁殖,被不断地复制。因为细菌的繁殖速度很快,一座“图书馆”瞬间就可以变作上万座含有同样内容的“图书馆”。

此外,某些生活在地下的细菌,抗核辐射能力极强。如果地球上发生核战争,存放在图书馆、电脑上的资料或许很容易被摧毁,但储存在这些细菌上的资料却是不容易摧毁的。

最后,未来我们殖民外星球,只要带上一些细菌,就可以在外星球上重建一座座图书馆啦。

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