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腾讯登录Science：利用DNA来编码书籍和其他数字信息
| 导读 | <p align="center"><img src="http://www.bioon.com/biology/UploadFiles/201208/2012082020150780.jpg" alt="" width="225" height="152" border=&quo... |
<p align="center"><img src="http://www.bioon.com/biology/UploadFiles/201208/2012082020150780.jpg" alt="" width="225" height="152" border="0" /></p>
一个美国研究小组利用DNA微芯片(DNA microchip)成功地编码出一本5.27兆比特的书籍，然后他们利用DNA测序来阅读这本书。他们的实验证实DNA能够被用来长期储存数字信息。
来自哈佛大学维斯生物工程研究所(Wyss Institute for Biologically Inspired Engineering)的George Church和同事们将遗传学家乔治-丘奇(George M. Church)撰写的大约有5.34万个单词的书籍《再生》(Regenesis)编码到DNA序列中，连同一起的还有11张JPG格式的图片和一段JavaScript程序。利用这种新方法所产生的数据是之前科学家们利用DNA编码的数据的1000多倍。
<!--more-->
DNA是由核苷酸组成的，而且在理论上，至少每个核苷酸能够被用来编码两个比特的数据。这意味着这种数据密度是每立方毫米含有大量的1百万千兆比特(1 million gigabits)数据，而且只需四克DNA在理论上就能够储存每年创造出来的所有数字数据。这要比诸如闪存盘之类的数字储存媒体所储存的数据更加密集，而且也更加稳定，这是因为DNA序列在它们被编码出来后上千年时间内也能够被读出。
在这项实验中，研究人员成功地利用短DNA序列而不是长DNA序列来编码数据，而这会降低写入和读取数据的困难和成本。Kosuri博士说，这种过程类似于储存数据到硬盘上，其中在硬盘中，数据是被写入在被称作扇区的小硬盘块中。
他们首先将这本书、程序和图片转化为HTML格式的文件，然后将这些文件编译为由0和1组成的大小为5.27兆比特的二进制序列。利用一个DNA核苷酸(即一个碱基)对应一个比特，这个5.27兆比特的二进制序列按照顺序被分布到多个96比特长的核苷酸片段中。核苷酸A和C用0来编码，而核苷酸G和T用1来编码。每个核苷酸片段也含有一个19位地址来编码这个段在全部序列中所处的位置。每个核苷酸片段被合成多个拷贝以便有助于校正错误。
在这本书和其他信息被编码到DNA之中后，DNA液滴被附着到微阵列芯片上以便储存。这些芯片在 4°C下保持三个月，然后它们被溶解和测序。每个核苷酸片段的每个拷贝被测序高达3000次以便达成共识。利用这种方式，他们降低这个5.27兆比特序列中的位错误数降至只有12个。
这种实验程序刊登在《科学》期刊上。尽管它不能被用来储存可重写的数据，但是能够被用来特别长期地储存数据。利用DNA的一种优势就是更加密集的信息能够被储存，但是另一个主要优势在于DNA是一个生物分子，而且它总是能够在生物学上被读取同时也不需要诸如CD或DVD的特殊设备。
这种系统的主要劣势在于在当前，用来合成和测序DNA的技术非常昂贵从而使得它不能成为一种人们能够日常使用的实用系统。另一个问题就是尽管科学家们能够对诸如上千年历史的木乃伊之类的来源的DNA进行测序，但是DNA倾向于形成碎片，因此，还需要开展研究以便改善DNA在几个世纪乃至更长时间之后的稳定性。
本文编译自<a href="http://phys.org/news/2012-08-dna-encode-digital.html" target="_blank">DNA used to encode a book and other digital information</a>
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<img src="http://www.bioon.com/biology/UploadFiles/201208/2012082020133162.gif" alt="" width="113" height="149" border="0" />
<a title="" href="http://dx.doi.org/10.1126/science.1226355" target="_blank">doi: 10.1126/science.1226355</a>
PMC:
PMID:
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<br/><strong>Next-Generation Digital Information Storage in DNA</strong><br/>
George M. Church1,2, Yuan Gao3, Sriram Kosuri
Digital information is accumulating at an astounding rate, straining our ability to store and archive it. DNA is among the most dense and stable information media known. The development of new technologies in both DNA synthesis and sequencing make DNA an increasingly feasible digital storage medium. Here, we develop a strategy to encode arbitrary digital information in DNA, write a 5.27-megabit book using DNA microchips, and read the book using next-generation DNA sequencing.
<br/>来源：生物谷
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一个美国研究小组利用DNA微芯片(DNA microchip)成功地编码出一本5.27兆比特的书籍，然后他们利用DNA测序来阅读这本书。他们的实验证实DNA能够被用来长期储存数字信息。
来自哈佛大学维斯生物工程研究所(Wyss Institute for Biologically Inspired Engineering)的George Church和同事们将遗传学家乔治-丘奇(George M. Church)撰写的大约有5.34万个单词的书籍《再生》(Regenesis)编码到DNA序列中，连同一起的还有11张JPG格式的图片和一段JavaScript程序。利用这种新方法所产生的数据是之前科学家们利用DNA编码的数据的1000多倍。
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DNA是由核苷酸组成的，而且在理论上，至少每个核苷酸能够被用来编码两个比特的数据。这意味着这种数据密度是每立方毫米含有大量的1百万千兆比特(1 million gigabits)数据，而且只需四克DNA在理论上就能够储存每年创造出来的所有数字数据。这要比诸如闪存盘之类的数字储存媒体所储存的数据更加密集，而且也更加稳定，这是因为DNA序列在它们被编码出来后上千年时间内也能够被读出。
在这项实验中，研究人员成功地利用短DNA序列而不是长DNA序列来编码数据，而这会降低写入和读取数据的困难和成本。Kosuri博士说，这种过程类似于储存数据到硬盘上，其中在硬盘中，数据是被写入在被称作扇区的小硬盘块中。
他们首先将这本书、程序和图片转化为HTML格式的文件，然后将这些文件编译为由0和1组成的大小为5.27兆比特的二进制序列。利用一个DNA核苷酸(即一个碱基)对应一个比特，这个5.27兆比特的二进制序列按照顺序被分布到多个96比特长的核苷酸片段中。核苷酸A和C用0来编码，而核苷酸G和T用1来编码。每个核苷酸片段也含有一个19位地址来编码这个段在全部序列中所处的位置。每个核苷酸片段被合成多个拷贝以便有助于校正错误。
在这本书和其他信息被编码到DNA之中后，DNA液滴被附着到微阵列芯片上以便储存。这些芯片在 4°C下保持三个月，然后它们被溶解和测序。每个核苷酸片段的每个拷贝被测序高达3000次以便达成共识。利用这种方式，他们降低这个5.27兆比特序列中的位错误数降至只有12个。
这种实验程序刊登在《科学》期刊上。尽管它不能被用来储存可重写的数据，但是能够被用来特别长期地储存数据。利用DNA的一种优势就是更加密集的信息能够被储存，但是另一个主要优势在于DNA是一个生物分子，而且它总是能够在生物学上被读取同时也不需要诸如CD或DVD的特殊设备。
这种系统的主要劣势在于在当前，用来合成和测序DNA的技术非常昂贵从而使得它不能成为一种人们能够日常使用的实用系统。另一个问题就是尽管科学家们能够对诸如上千年历史的木乃伊之类的来源的DNA进行测序，但是DNA倾向于形成碎片，因此，还需要开展研究以便改善DNA在几个世纪乃至更长时间之后的稳定性。
本文编译自<a href="http://phys.org/news/2012-08-dna-encode-digital.html" target="_blank">DNA used to encode a book and other digital information</a>
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<a title="" href="http://dx.doi.org/10.1126/science.1226355" target="_blank">doi: 10.1126/science.1226355</a>
PMC:
PMID:
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<br/><strong>Next-Generation Digital Information Storage in DNA</strong><br/>
George M. Church1,2, Yuan Gao3, Sriram Kosuri
Digital information is accumulating at an astounding rate, straining our ability to store and archive it. DNA is among the most dense and stable information media known. The development of new technologies in both DNA synthesis and sequencing make DNA an increasingly feasible digital storage medium. Here, we develop a strategy to encode arbitrary digital information in DNA, write a 5.27-megabit book using DNA microchips, and read the book using next-generation DNA sequencing.
<br/>来源：生物谷
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