DNA的奇妙用途

许财翼

最近几十年里，遗传学给人们的生产、生活带来了许多革命性进步，给农业、刑侦、司法、医学等领域也带来了巨大帮助。由于DNA分子信息储存量巨大，且保存时间长达上千年，未来它还会给更多领域带来进步，比如美术、考古学和计算机科学。DNA的应用也将越来越广泛，科学家已经开始在探索，有些成果让人耳目一新。

识破伪装，复活古人

人们头发、眼睛、皮肤的颜色，以及面部长相都由基因控制，因此只要知道一个人的DNA，就能知道他长什么样。

首先，这对警察破案非常有帮助。美国有一名惯犯，绰号“爬山虎”，他经常蒙面作案，深夜潜入居民家中。但是警察追捕很多年一直苦无线索，而且由于没有掌握他的任何面部信息，因此无法张贴通缉告示。

不过，最近科学家从案发现场提取了“爬山虎”的DNA，并试图从DNA着手勾勒他的长相，将之捉拿归案。目前这项技术还处于初始阶段，绘制不出高分辨率的人脸肖像，但它可以帮助我们确定罪犯的某些重要特征，并且规避人为因素的误差。比如有些目击者在事后录制口供时，会因个人喜好对嫌犯进行描述时添枝加叶；有些受害人因突遭“侵犯”而恐惧，可能遗忘某些重要细节。在新技术的帮助下，这些弊端都能规避。

其次，这种面部分析技术也可以应用在考古学上。英国历史上有一位理查德三世国王，在位时间很短，也没有遗留画像，后世对他的描绘是长着黑色头发，有着青灰色眼睛。近期考古学家在英国一个停车场地底下发现了他的遗骸，科学家从中采集DNA分析后发现，理查德三世的眼睛有96%的概率为蓝色，头发有77%的概率为金色。

同样借助这项技术，科学家能勾勒出2万多年前尼安德特人的外貌特征，他们很可能长着红色的头发和白皙的皮肤。而且通过DNA技术，科学家还可以复活猛犸象、渡渡鸟及其他灭绝物种，只要从遗骸中能提取到它们的DNA，并进行测序，就可以借近亲物种孕育并复活它们，比如在大象体内孕育猛犸象幼仔。理论上，如果以现代人类代孕，科学家相信可以复活一个红头发的尼安德特人。至于复活恐龙则不太可能，因为6500万年前灭绝后，它们的DNA早已在漫长历史中降解为碎片，无法复原。

鉴别食物与名画真伪

鸡鸭牛羊肉很好分辨，可是鱼的种类太多，市面上价格差别也大，如果以次充好，我们是很难分辨出来的。美国曾经发生过这种事，零售店约1/5的鱼被贴错了标签；寿司店更甚，大多数时候只用一种鱼作原料，来制作菜单上各种鱼的菜品；还有些饭店以昂贵的鱼标价，下锅时则用便宜的鱼代替。这种“浑水摸鱼”的情况让一般消费者很难分辨。我们该怎么办？

DNA代码分析就可以识破真相。只要从鱼肉中提取DNA并测序，科学家就能立刻分辨鱼的种类，而且很容易上手。未来随着科技进步，这项技术将应用于一个简便的手持设备——DNA识别器。届时，十几岁的孩子也能用这种设备来分辨鱼的种类，用来检验饭店是否有欺诈行为，是否以次充好。我们买东西时，也可以用这种设备来检验是否买到了货真价实的商品，比如珍贵又难分辨的蓝鳍金枪鱼。

除了鉴别食物真伪，DNA代码分析还可以用于鉴别艺术品的真伪。全球艺术品市场每年的交易额高达数十亿美元，但专家估计其中40%是仿冒品。专业鉴定机构固然可以鉴别真伪，但俗话说“道高一尺，魔高一丈”，如果伪造者技艺精湛，仿冒品完全有可能蒙混过关。

为此，科学家建议在艺术品上附一个小小的塑料标记，标记里含有特定的DNA代码。这个DNA代码不是艺术家自己的，因为伪造者可以从他的衣服、头发，甚至垃圾里获取到艺术家的DNA，容易造假。相反，这个特定代码可以是来自其他某种物质的DNA片段，这样的DNA就不容易获取。将来验证真伪时，只需从塑料标记中提取DNA，然后对照数据库里的信息，两者如果吻合，就表明是艺术真迹。

纺织黄金，防范病毒

目前在发达国家，DNA已成为一种时尚的艺术媒介。DNA是一串长长的双螺旋结构，由四种核苷酸构成。这四种核苷酸排列有序，可分别用A、C、G和T代表。为此有的科学家编写了电脑程序，能把A、C、G和T的有序排列“翻译”成音符的有序排列，如哆、来、咪、发等等，这就是我们人类能理解的乐谱。

有的艺术家利用基因技术创作艺术作品，比如荧光海岸绘画，染料里面掺入了一种转基因细菌，它们在一定条件下可以发光。因此，这些细菌一旦发光，整幅绘画就闪闪发亮，像真正的荧光海岸一样。

美国和日本科学家研发了转基因桑蚕，这种蚕所吐的蚕丝具有多重特性，如兼具蜘蛛丝的坚韧、延展特性，以及水母的荧光特性。在一部古老的法国童话故事里，女孩借助精灵的力量，把稻草像纺纱一样纺成黄金。或许这些科学家也能通过转基因桑蚕，把蚕丝纺成黄金。

另外，他们还计划把网络上的知识，如流行于全球的维基百科上每篇文章，以DNA的形式编码（计算机编码有0和1两种代码形式，DNA编码则有A、C、G和T四种），做成一串特殊的“基因”。然后利用转基因技术，把这串“基因”植入真实的苹果基因组里，这样就能制造出真实的智慧苹果，就如同《圣经》所描述的伊甸园里智慧树上的果子一样。

DNA双螺旋结构的匹配与排列非常精确，比如A与T总是紧挨着。根据这个特性，科学家又开发了一项新技术。他们设计一种DNA片段，并使之把双螺旋结构中的同类片段识别出来，然后所有同类片段以更复杂的方式彼此结合。这就好比我们平时玩的折纸艺术，它们结合后就形成了一个新的DNA“折纸”形状。

目前利用这项技术，科学家获得了一些初步成果，如制作出分子级别的星星和笑脸符号等图像。而在医疗领域，它的用途最大。把DNA折纸装入特制的“盒子”，使其携带药物进入人体，就可直接把药物输送到目标细胞。如果把肿瘤细胞设为目标，那么这个“盒子”只有遇到肿瘤细胞时，才会打开并释放药物。这种治疗很有针对性，而且基本没有副作用。同时，这个“盒子”也可以作为“囚笼”，把病毒细胞囚禁其中，然后利用DNA折纸破坏它的结构，无声无息地消灭它。

储存能力强，计算能力高

至今为止，DNA是最古老的储存介质。科学家正在研究这种介质的特性，并将其应用在信息技术上。现有技术上，我们用0和1对信息编码，使之成为计算机能识别的语言。同理，科学家如果用A、C、G、T对信息编码，就会形成一种独特的“语言”，这就是DNA语言（代码），然后只要使用DNA识别器，就能读取数据，把DNA语言变成我们能看懂的信息。

靠这种编码方式，就能充分发挥DNA储存信息的“潜力”。首先，它的容量大得惊人。1张CD容量大约是700兆字节（MB），100万张CD大约是700太字节（TB，1TB=1024GB，1GB=1024MB）。如果以DNA为储存介质，那么1克DNA就能完全储存这100万张CD的数据，而且科学家估计1克DNA的实际储存量可能不止这个数。

目前全世界所有电脑硬盘储存的信息，如果以DNA编码的话，只需手掌大小的DNA就能完全容下。法国特艺集团是全球最大的电影公司之一，也是娱乐行业的翘楚企业，它正在用DNA编码并储存人类历史上经典的老电影，比如1902年的老电影《月球之旅》。

其次，用DNA储存后还可以复制。借助酶的特性，可以迅速复制DNA数据，而且这种复制几乎没有任何限制。美国哈佛大学的一位科学家曾把自己的一本著作用DNA进行了编码，然后在试管里轻松复制了700亿份。这本书由此成为历史上复制数量最多的书籍，创造了一个世界纪录。

最重要的是，DNA存储信息永远不会过时。最早的移动存储设备——软盘曾风靡一时，但现在它们早已进入历史的垃圾堆，而DNA存储则不会这样。10℃左右的温度下，DNA存储信息的时间可以长达2千多年。

除了储存信息，科学家还在构想用DNA建造生物计算机。它跟我们常用的电脑不同，DNA计算机没有屏幕和键盘，实际上就是一些化学物质。但是这不耽误它的计算能力，科学家可以在上面输入信息，计算结果，并演示出来，这与普通电脑是一样的。

而且DNA计算机特别擅长并行处理，尤其擅长同时处理数以百万计，甚至数十亿计的计算任务。天气变化是时刻不停的动态过程，预报天气就是典型的并行处理。计算机从地球很多观测点收集温度、气压、湿度数据，时刻不停地计算，才能预报天气的变化趋势。

另外，在医学上，DNA计算机还有一大优势。它能进入细胞内部，进行信息记录等各种操作。如果与上文的DNA折纸盒子相结合，那么它将不仅是一部DNA计算机，还是一个与疾病斗争的“安全卫士”。