未来的硬盘是细菌做的？

冯智

信息的储存对人类文明的传承来说至关重要，数千年来，人类保存信息的方式由岩洞壁画、甲骨文、竹木简、牛皮纸，一直发展到近百年来的磁带、胶卷、光盘，以及如今的精密半导体存储芯片。介质越来越小巧，可存储的信息量却越来越庞大。在可预见的未来，会不会出现更具革命性的储存手段呢？比如细菌。

事实上，科学家从未停止过对更新存储介质的探索，毕竟在信息爆炸的未来，找到更便宜、容量更大的存储介质，能给人们的生活和工作带来更多便利。于是有人提出，能不能利用DNA储存信息？毕竟DNA的存储量之巨是显而易见的，它能轻易装下人体内所有的秘密。

当然，DNA存储并非一个崭新的概念，早在半个多世纪以前，就有人提出过，然而受制于当时有限的生物学发展进度，很多想法也仅仅止步于概念。但如今，得益于近十年来分子生物学的突飞猛进，人们开始重新重视DNA存储技术。

话说回来，DNA是如何记住每个人体内独有的海量遗传信息呢？据分子生物学家介绍，DNA可将腺嘌呤（A）、鸟嘌呤（G）、胞嘧啶（C）和胸腺嘧啶（T）四种碱基以不同的方式排列组合，辅以细胞特有的读取方式，高效储存生物体丰富的遗传信息。因此科学家认为，既然遗传信息都能够被留存下来，那么其他信息为何不可？

这种推想完全可行。举个例子，单位质量的DNA可存储455EB的信息，这是全球一年信息总量的四分之一;而单位体积的DNA可存储的信息为整个互联网的33倍。显然，DNA可以作为一种稳定且密集的数据存储介质，潜在优势是密度大、能耗低，且寿命长。

对此，生物学家进行了尝试。

首先是确定信息转换的规则。生物学家为DNA内的腺嘌呤（A）、鸟嘌呤（G）、胞嘧啶（C）和胸腺嘧啶（T）四种碱基，賦予了数字概念，把它们当做数字信息，即把数字化的信息转变为用碱基来表示。用二进制来举个例子，如果把A和G当做0，C和T当做1，就可以排列组合成任何信息，简单又直观。

后来科学家开始采用四进制模式，即把A、T、C、G看作0、1、2、3，这种方式可以大大缩小数据量，但同时也导致碱基重复出现，序列稳定性随之变差，对数据的精确重现造成了破坏。

于是科学家决定采用三进制手段，让前一位碱基成为后一位碱基的决定条件。假如前一位碱基为A，则下一位就把A排除，用C、G、T来代表0、1、2，以此类推。解决了碱基问题后，分子生物学家开始尝试把各类信息数据导入DNA里，比如有一位哈佛大学的研究者就成功把一本书的电子数据编辑成了DNA形式。

如今这项技术虽然比50年前有了飞跃式的进步，但还远未实现在活体细胞基因组中存储信息这一目标，因而距离真正的应用、普及还尚有距离。然而，DNA巨大的储存潜力和大数据信息爆炸的时代紧迫性，无时无刻不在激励着分子生物学家们开展更多的探究。想象一下，未来你抽屉里的移动硬盘，可能会被一只小小的细菌所替代，所以当下的一切尝试都是值得的！

●梁衍军 荐稿