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天津大学教授、中国科学院院士元英进：DNA可以当硬盘用，常温下能保存千年
2014年上映的好莱坞大片《超体》，讲述了女主因为过量毒品进入身体，被赋予了超能力。在结尾，不断进化的女主最终脱去肉身，成为了一个装着无限知识的U盘。
在现实生活里，人类的DNA真的可以当成U盘，用来储存信息。去年，天津大学教授、中国科学院院士元英进就带领合成生物科研团队，将10幅敦煌壁画存入了DNA中。通过实验室验证，这些信息可以在实验室常温下保存千年。
在首届西湖未来论坛“合成生物”平行论坛上，元英进以《合成生物学及应用》为题做了一场报告。他说，在大英百科全书里，对“合成生物”的解释里有一句话：“人类了解一种结构后必然会去创造它。”
这就不难理解，“合成生物学”被称为继“DNA双螺旋结构”“基因组技术”之后的第三次生物科技革命。这说明人类已经对DNA和基因有足够了解，开始着手按照自己的想法和需求进行创造。
具体到元英进和他的团队，目前已经针对酵母基因组，化学合成出了五号和十号两条酵母长染色体。另外，还开发出了基因组重排的精准控制方法，创造出了高产酵母菌株，实现了工业规模应用，打通了基因组合成从基础研究到应用的链条。
未来，这一技术将在人工合成各类分子领域有着巨大的应用潜力，通过定向的高通量筛选，有望实现能源产品、天然产物、药物分子的高效合成。
把DNA当成信息存储的工具，实际上也是基于人类对它的了解。DNA本身就携带合成RNA和蛋白质所必需的遗传信息。比如，人类可以通过冰层里数万年前猛犸象的DNA了解这种古老的生物。
DNA由四个碱基组成，按照不同顺序排列，决定了生命体肤色、身高、发色等特征。这和计算机0、1的二进制算法原理相通。因此，随着对DNA合成、测序、解码等技术不断完善，科学家们自然想着把它变成信息存储的“设备”。
据元英进介绍，这个设备的好处是，存储密度非常高，且能耗非常低。比如一立方厘米的DNA存储的信息量比一万张光盘还要大。至于能耗，也仅仅是在合成过程中需要，做好之后只要常温保存即可。对比之下，去年中国数据中心耗电量达到2700亿度，约占全国总耗电量的3.1%。
“所以，DNA存储被视为一种极具潜力的存储技术，成为应对数据存储增长挑战的新机遇。”元英进说。
当然，DNA存储想要普及，还得克服很多难点。比如，合成的成本过高。目前，在DNA中存入100万GB的数据，成本高达1万亿美元。另外，在存储和读取过程中也存在一些问题。但可以肯定的是，包括元英进在内的国内外合成生物领域的科学家们都在这个领域积极探索。
在国内，“十四五”规划中也明确指出，要“加快布局DNA存储等前沿技术，加强信息科学与生命科学、材料等基础学科的交叉创新”。
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快照生成时间：2023-07-28 11:45:14
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