物理科技生物学-PHYICA

研花都名器究人员可以将独立宣言储存在一个分子中

生物 2022-01-11 00:03:11

作者伊恩·安兹洛瓦,加州大学欧文分校 UCI的约翰·查普特和他的团队已经将《独立宣言》和UCI印章转录成印尼军的一个解决方案,并找到了它们

荣誉:史蒂夫·齐利乌斯/ UCI 你需要多少空间来存储世界上所有的数据?一栋楼?一个街区?一座城市? 全球数据量估计约为44兆字节

一个1500万平方英尺的仓库可以容纳10亿千兆字节,或者说

001 zettabyte

所以你需要44,000个这样的仓库——几乎覆盖整个西弗吉尼亚州

约翰·查普特希望改变这一切

他是UCI大学的药物科学教授,在化学、分子生物学和生物化学方面都有任命,他和他的实验室团队正在努力改进一项已经处于合成生物学和数据存储前沿的技术

通过使用人工变异的脱氧核糖核酸,查普特正在改变半永久性数据存储的领域

“非天然遗传聚合物为开发新的软材料提供了一个很好的范例,这种材料能够低能量、高密度地存储信息,而没有脱氧核糖核酸的负担,”他说

基因数据编码相对较新

大约八年来,科学家们只能有效地记录数据和从脱氧核糖核酸中恢复数据,最重大的进展发生在过去两年

虽然这一过程正迅速变得更具成本效益和时间效益,但其他挫折仍然抑制了该方法的长期实用性

例如,脱氧核糖核酸是一种天生脆弱的分子,容易被许多天然存在的酶、阳光和大量的酸和碱降解

为了获得更稳定的基因储存介质,查普特选择了三糖核酸

TNA更坚韧,更不容易被物理因素降解,包括酶、酸和碱,但它不是不可摧毁的

三硝基甲苯可被生物污染损坏或破坏,尽管这并不常见

使基因储存如此有效的是每个分子的内在复杂性,而不是使用一个1和0的二进制编码系统的数字技术

计算机将每个符号、图像和声音转换成二进制序列,并将其转录到磁性或固态驱动器上

在过去的几十年里,这个过程取得了令人难以置信的飞跃,但很快这还不够

查普特说:“在某个时候,我们将开始制造更多我们无法储存的信息。”

“那我们怎么办?” 通过使用DNA中使用的四个字母的核苷酸代码,而不是二进制系统,Chaput的团队可以有效地将数据转录到一条DNA链上,这条DNA链由四个组成部分组成:腺嘌呤、胸腺嘧啶、胞嘧啶和鸟嘌呤,称为A、T、C和G。

通过给每个核苷酸顺序分配一个特定的二进制数,研究人员可以用这些核苷酸写出一个二进制序列

当需要检索遗传密码时,添加连接两个序列的特殊酶,基因组序列被转换回原始的二进制形式

三硝基甲苯也包括甲、乙、丙和庚,但它是一种合成的遗传聚合物,由有机化学家阿尔伯特·埃辛莫瑟尔创造,并由查普特修改以携带信息

这是人类为解决基因天生的脆弱性而开发的几项改进之一

TNA是用一种叫做苏糖的人造糖制成的,由于它能够与其他DNA和RNA序列碱基配对,以及它100%的生物稳定性和缺乏降解酶,它很快成为一种重要的合成遗传聚合物。

查普特和他的团队已经通过将《独立宣言》和UCI印章转录到印尼军的解决方案中并回收它们来测试这个机制

他的理论是——由于媒体的不可思议的复杂性——所有的人类历史、每本书、每首歌、每张照片都可以储存在半杯液态TNA中

“这些系统为新的可能性打开了大门,”查普特说

它们“与大自然所使用的截然不同”

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