[摘譯]在活細胞內儲存資訊
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原文:http://www.trnmag.com/Stories/2003/012903/Data_stored_in_live_cells_012903.html

任何一種儲存媒體,如磁片,紙張,石頭,總是臣服於大自然的力量之下,有一天儲存的資訊終將毀滅,西元前48年亞歷山大的圖書館就在一場大火中被吞噬了;電腦的硬碟總是無預警的罷工,寶貴的資料就這樣流失。北太平洋國家研究室(Northwest National Laboratory)的研究員利用人造的基因片段,紀錄下一首兒歌,再將這片斷植入細菌的DNA中,接著培養細菌,期望利用自然的力量,將資訊的保存時間更延長。

DNA是由四個鹼基自由配對,接上核糖和磷酸組成的骨架,是天然的資訊儲存媒體,儲存了生物體的遺傳資訊,利用這種大自然發展了30億年的奈米尺度儲存技 術,將可以儲存任何的數位資訊,包括文字,圖片和音樂,任何可以經由網路傳播的資料。一毫升的液體中可以包含一百億個細菌製的記憶體,只要他們以有組織的 狀態排列。我們可以知道細菌記憶體的潛力是很可觀的,但同時也面臨了最重要的問題:如何快速的讀取和寫入資訊,以目前的技術,於一百億隻細菌中快速的找到 符合條件的資訊是需要很久時間的。

另一個必須面對的難題是:自然突變,自然突變將會改變儲存的資訊。為了解決這個難題,研究員正在開始另一項計畫,利用基因工程製造出一種抗輻射線的細菌(hearty Deinococcus radiodurans bacteria),很多生物無法在強烈輻射線下生存是因為他們的基因會因為輻射線而產生突變,造成原本正常的生理反應失常。以色列的科學家發現,這種細菌的DNA結合成緊密環狀(tightly packed rings),所以當輻射線切開DNA時,片段仍然會留在原來的位置,然後按照原來的順序被修復。如何選擇合適的物種,當作資訊載體,成了一個重要的課題。

科學家所作的實驗是:將資訊(55-99個鹼基)嵌入環狀質體後,放入細菌內部,經過100世代的繁殖之後,再利用PCR(
polymerase chain reaction)反應讀出序列,還原資訊,變成一句兒歌的歌詞:『and the oceans are wide』。

或許儲存資訊在DNA中已經不是什麼新的概念,1999年Mount Sinai School of Medicine的科學家就曾經將資訊儲存在一股DNA中,然後經過美國郵件的寄送,再將他還原,甚至列印出來,但是北太平洋國家研究室(Northwest National Laboratory)的研究員更踏進了一步,就是能夠將資訊儲存在活的生物體中。這個技術目前最大的缺點就是不能快速的儲存和還原資訊,若是可以改進, 將可能改變世界。人們可以將自己的資料儲存在自己的DNA中,或是將人類目前發展的所有重要知識,儲存在蟑螂或是擁有頑強生命的小草DNA中,就算歷經戰 爭,氣候變遷,造成人類滅絕,這些寶貴的知識也可以準確的傳遞到我們的接班者手裡。

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