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DNA能否成为永恒的数据存储载体

据国外媒体报道,科学家如今把目光投向了自然界,希望找到让数据存储维持数百万年的最佳途径。

  苏黎世联邦理工学院的研究人员相信,答案也许存在于每一个活细胞中的数据存储系统,即DNA。

  DNA能否成为永恒的数据存储载体?

  为探讨硬盘或USB的极限数据存储能力,存储公司Backblaze同时运行2.5万个硬盘,在硬盘发生故障后,记录其使用期限。

 

  这项实验持续了五年,统计显示,四年间硬盘的损耗率为22%。

  该公司表示,有些硬盘的极限使用期限可超过十年,而有些仅能使用一年多。

 

  但结论是,存储设备无法保持永恒的耐用性。

  DNA的构造如此紧凑和复杂,从理论上讲,1克DNA能够容纳谷歌和Facebook等互联网巨头拥有的所有数据,而且还有剩余空间。

  从数据存储层面来解释,1克DNA能够容纳455艾字节(Exabyte),而1艾字节相当于10亿千兆字节(Gigabyte)。

  动植物发生石化后,虽然经历漫长时光,但其DNA链中仍可提取完整的基因组。

 

  到目前为止,科学家们已经提取出11万前的北极熊化石和70万年前的马化石的基因组,并予以排序。研究者表示,问题在于,DNA降解得很快。

 

  他们希望能够找到方法,使DNA的大容量存储密度和化石DNA的稳定性相结合。

  如同存放在化石中一般,使用微小的玻璃球,使DNA保持阴凉、干燥和密封状态,可让其中的信息保存几千年。

  最新发现的化石为DNA的保存极限带来了新的惊喜。

  西班牙西玛德罗斯赫索斯(Sima de los Huesos)洞穴中发现了人类骨骼,科学家从中提取的母系遗传“线粒体”DNA有着40万年的历史,刷新了人类遗骸的保存记录。

 

  这说明了,DNA在山洞这样相对凉爽的环境中能够保存下来。

  水和氧气是保存DNA的大敌。

 

  放置于试管中并暴露在空气中的DNA只能存放两到三年。

  封存在玻璃这种中性的惰性物质中,并加以冷却,可以增加DNA的存放时间。

  电影《侏罗纪公园》从琥珀化石中提取的DNA质量并不高。

  最好的DNA来源是陶质的、干燥的载体,如牙齿、骨骼、甚至蛋壳。

 

  到目前为止,研究团队已利用DNA存储方法保存了83千字节的数据。

  一是《1291年瑞士联邦宪章》,二是《阿基米德重写本》。

 

  他们选择了这两本著作,不仅希望证明方法可行,也希望说明这类方法对保存史实资料的重要性。

  研究者估计,1万年以后,这些数据仍可供读取,若进行冷冻,保存期限可达100万年。

  这83千字节的编码费用为2000美元,相对较为昂贵。

  但研究者相信未来这一费用将逐渐降低,医疗分析技术的进步也许有助于削减费用,例如,人类基因组排序的费用已从几年前的几百万美元下滑至几百美元。

  将医学和基因组分析领域的进展与IT技术相结合,存在着无限的潜能。

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