在 DNA 上存储数据可能不切实际，但并非不可能——而且听起来很酷

DNA 会成为下一个信息存储介质吗？Pixabay

我们的 DNA 是对我们一切进行编程的编码。现在它被用来编码视频和操作系统。本周《科学》杂志的一项研究表明，DNA 密度高、耐用性强，每克 DNA 可以存储 200 PB（200,000,000,000,000,000 字节或约 200,000 台笔记本电脑）。专家表示，如果成本不是问题，DNA 可能是信息爆炸时代一种很有前途的存储解决方案。

哈佛大学的研究人员在 2012 年存储了一本 5 万字的书。大约在同一时间，欧洲生物信息学研究所存储了莎士比亚十四行诗和“我有一个梦想”演讲的音频片段等内容。但这项最新研究的特殊之处在于，它使用了一种编码技术，不仅使存储效率提高了 60%，而且对错误也更具有鲁棒性，哥伦比亚大学计算机科学教授、纽约基因组中心核心成员 Yaniv Erlich 说。

埃利希说，一旦你搞清楚了如何编码，或者要合成或将数据写入哪种 DNA，剩下的就很简单了：一家公司可以负责制造实际的 DNA。“数据只是 0 和 1 的流。DNA 基本上只是四个核苷酸的序列。你需要将这些核苷酸映射到这些位对中，”埃利希说。

但 DNA 合成可能是一件棘手的事情。2012 年哈佛论文的主要作者、现任加州大学洛杉矶分校生物化学教授 Sri Kosuri（未参与最新研究）表示，“最大的问题是，大约 5% 或更少的时间里，随机的 DNA 片段会丢失。”

“DNA 很难合成，而且由于某种原因很难读出，”Kosuri 说，“所以如果你能使用一种对丢失具有强大防御能力的代码，DNA 存储就会变得更容易、更干净。”

Kosuri 表示，这正是 Erlich 的论文所展示的——该方法可以容忍 DNA 合成过程中的缺陷。研究人员通过应用一种特殊的编码技术实现了这一点，这种技术通常会转换通过连接中断的渠道发送的数字信息，例如手机上播放的 Youtube 视频。Erlich 表示，他们的结果表明，这种编码技术可以处理质量远低于他们在研究中使用的 DNA。“我们仍然可以得到我们需要的结果并正确检索信息。”

研究团队成功地在 DNA 中存储并恢复了一个操作系统，苏黎世联邦理工学院的化学工程师罗伯特·格拉斯 (Robert Grass) 表示，这是“一件优雅的事情”，他没有参与这项研究。“作为日常用户，我知道它必须是无错误的，”格拉斯说。

埃利希表示，他们特意在其中加入了操作系统：“我们想要表明，我们不怕放入一些东西，如果我们不能完美恢复文件，那可能就彻底完蛋了。”

Kosuri 同意该论文的方法是有效的。“我认为他们做了正确的实验来测试算法。他们选择了正确的算法，而且看起来有效。”

但科苏里表示，就像五年前他们首次将数据存储在 DNA 中一样，它仍然贵得离谱。“费用可能高出百万倍，根本无法在任何事情上具有竞争力，”科苏里说。

在这项研究中，研究人员花费了近 10,000 美元来编码仅仅 2 兆字节的数据。这相当于 10 台 Macbook Air 的价格，相当于一张旧式 3.5 英寸软盘的数据存储量。

Kosuri 说，尽管新方法可以通过允许我们使用“非常糟糕的 DNA”来降低一些合成成本，但成本仍然高得离谱。

关于成本，格拉斯表示，DNA 合成的成本比测序的成本要高。“测序的成本对于应用来说仍然太高，但随着纳米孔等可以插入计算机并测序 DNA 的技术的出现，成本正在不断下降，”格拉斯说。“合成的成本则更低。”

格拉斯表示，如果我们想将信息以 DNA 形式保存数百年，我们需要采取额外措施来稳定 DNA。格拉斯解释说，与骨骼和化石中封存的遗传物质不同，游离 DNA 并不稳定。如果你只是把它放在实验室里，它只能保存一年，之后信息就会开始丢失。

尽管成本高昂，但密度和可行性仍然使 DNA 存储比其他具有类似特征的新技术更具吸引力。“这里的信息存储密度与将单个原子定位在表面上等同，”Kosuri 说，他指的是 1989 年的一项研究，其中 IBM 的拼写为 35 个氙原子。

“你可以做类似的事情，但它是在接近绝对零度的真空环境下完成的，并且具有 [出色的] 成像效果，”科苏里说。“这是一项具有竞争力的技术。[DNA 存储] 比这实用得多，但比起我们 [通常] 想到的其他东西，比如软盘或记忆棒，实用性要差得多。”

DNA 还允许你以 3D 形式存储。全息术和赛道记忆是实现此目的的其他方法。但根据 Kosuri 的说法，DNA 的“密度仍然高出许多倍”。

因此，在《科学》杂志发表这篇论文后，科苏里表示，唯一阻碍 DNA 存储大规模应用的因素就是成本。“关于密码的所有其他问题，比如它们是否有效，它们是否可靠，所有这些问题似乎都在这篇论文中得到了解答。我心中唯一剩下的问题就是成本问题。”