你還在用硬盤和光盤存儲數據嗎?也許過不了幾年,這些東西會像軟盤一樣被淘汰。如果有一天,一個人拿著一個細菌培養皿,你不要以為這只是他的寵物。當他對你說:“我的照片和文檔都在這細菌的DNA里”,你也不要大驚小怪。
看過“午夜兇鈴”嗎?貞子就是這樣把自己的信息放在天花病毒中,讓人感染,保存下去的。這聽起來有些不可思議,但日本的分子生物學家已經開始這么做了,他們已成功地把“E = mc21905!”(愛因斯坦的相對論及他闡明該理論的那一年)編碼到枯草桿菌這種常見的土壤細菌里面。
最近,日本慶應大學一個研究小組開發出一種可長期保存數據的新技術:利用活細菌替代磁盤和光盤等存儲媒介,從而將數據保存數百年甚至數千年時間。將信息編成密碼并植入細菌的基因組,它們將永久性地得以保存并復制下去。
這項研究是日本慶應大學先端生命科學研究所和同大學湘南藤澤校區共同進行的。本報記者采訪了該項目研究組組長、慶應大學先端生命科學研究所所長?逄鍤ぃ?請他給我們解釋其中的奧秘。
只要轉化成二進制數據,任何信息都能裝進細菌里
?逄鍤と銜?,一切生物都擁有記錄遺傳信息的DNA,遺傳信息會通過基因組代代相傳。從這個角度來說,DNA其實也是一種存儲和記憶介質。通過轉基因技術,向細菌的DNA序列插入人造序列,就可以記錄和保存人造序列中包含的數據。另外,細菌體積遠遠小于CD光盤、記憶棒和硬盤等存儲器件。這意味著細菌有可能成為長期保存大容量數據的介質。
既然細菌可以存儲信息,那么這種技術能保存什么樣的數據?可以保存現在的word文檔或者媒體信息嗎?還是說只能保存特殊類型的文件?對此,?逄鍤じ嫠嘸欽擼?只要能轉換成二進制數據,任何類型的文件都可以保存。但是,以現在的技術,還只能存儲軟盤容量程度的數據。
移動存儲設備壞了無法使用,但細菌死了也能讀出數據
如果細菌被殺死了,里面的信息是不是也消失了??逄鍤そ饈退擔?我們的技術是在細菌的DNA上儲存數字(二進制)數據。所以即使細菌死亡,只要能提取出DNA,就能夠讀出數據。
同時,中國科學院生物物理研究所劉志杰研究員告訴記者,研究小組已經考慮到DNA分子的安全性問題,因為在人類或者潛在天敵居住的任何敞開環境下,DNA分子很容易遭到破壞。一些常見的不利環境條件就會引起所謂的DNA雙鏈斷裂(通常是致命的),包括極端溫度和脫水。所以存儲載體一定是可以適應各種環境的細菌。
為此,日本慶應義塾大學高等生物科學研究所分子生物學家特意選擇了強壯的枯草桿菌作為實驗對象。就是因為枯草桿菌是一種無害的土壤細菌,能形成對紫外線、脫水、供氧和營養物不足、以及有機溶劑產生抵抗力的孢子。通過計算機演示結果日本科學家得知,即使經過千年,數據也處于安定狀態并且能夠隨著細胞的遺傳相傳下去。信息讀取是瓶頸,細菌存儲的應用取決于人類的創造力
這么有前景的技術何時能來到普通人身邊呢?談到細菌存儲技術的推廣,?逄鍤じ嫠嘸欽擼骸罷庵旨際蹌芙?數據保存至上億年后的未來。至于能在什么領域得到應用,我現在也不能給出確定的答案,不過這取決于今后大家的創造能力?!?BR>
但現階段還存在一定的障礙,就是這種技術在讀取數據時,必須要全部決定DNA的堿基配列?,F階段,完成堿基配列需要巨大的資金和勞動力。不過?逄鍤と銜?,因為現在序列器的開發正以令人矚目的速度向前發展,也許幾年后就可以非常簡單地從細胞中讀取數據了。劉志杰研究員也認為,如果用光來進行檢索和讀取,會大大提高讀取信息的速度,并降低設備成本。七嘴八舌
Q:細菌存儲信息除了保存時間長之外,還有別的優點嗎?
A:其實,在某些極端情況下,細菌就顯出它的優勢了。比如當遇到毀滅性的核災難時,一些信息基礎設施(光盤、硬盤)都會因輻射和大火而癱瘓或毀滅。如果提前把關鍵的援救信息植入到某些細菌(如耐輻射球菌)里面,人類就會獲得拯救。
Q:為什么說這種保存“天不怕地不怕”?
A:因為這些細菌不需要人類的干預,也能獨立生存、繁殖,并在大劑量的輻射環境中生存下來。一旦災難救援小組抵達現場,所有關鍵信息都可供使用。
Q:設想一下,如果所有的信息都用細菌存儲了,間諜們該怎么辦?
A:細菌存儲也會受到間諜的青睞。試想一下,未來間諜們會以一種新穎的方式從某個公司或者國家偷偷取走信息。把信息轉錄到傳染性細菌或者病毒的DNA上,然后讓自己感染上―――假裝患病的樣子,就可以帶著價值上千萬美元的機密資料揚長而去。
Q:這種產品一旦問世,誰會第一個購買?外星人?
A:如果這種產品的問世能促進地球人與外星人的交流,那當然很不錯,但從現在看來,購買者還是以地球人為主。目前來說這項技術的用處還有兩種:因為這種細菌可以存活數千年,所以可以讓一些人在死后把這種細菌帶進自己的墳墓,讓這些帶有他們想要保存信息的細菌陪在他們身邊“活”上數千年。還有一些生物制藥廠可以在自己的產品中加入自己的防偽資料,以防那些喜歡“盜版”的不法分子作假。創意對話?逄鍤ぃ骸壩蝸返男那欏筆俏頤茄芯康畝?力
其實人類一直在思考,如果我們像恐龍一樣面臨滅絕的威脅,我們將如何為未來留下一些信息呢??逄鍤じ嫠嘸欽擼?雖然這種技術并不是以聯系外星人為目的,但“游戲的心情”卻是他們研究的動力之一。當然,如果有外星人的話,也一定會讀懂儲存在DNA里的信息。因為技術是在細菌的基因組中插入人工合成的“不自然配列”。假若外星人擁有與人類同等的智能水平,并且擁有讀取DNA配列的技術水平,那么他們一定會注意到這種“不自然配列”,并且會破解這種密碼的。
?逄鍤せ顧擔?當前使用的軟盤和CD等存儲方式并不是新型智能生物與人類共有的東西,但DNA卻能夠做到這一點。如果地外生物也是以DNA為基礎的話,我們與它們建立聯系的可能性便是存在的。