細菌、DNA都存資料 生物硬碟指日可待

文/生醫觀點/Alma

科技進步日行千里，電腦領域的大數據分析，也成為現今許多研究及醫學進展的支柱。身處在資訊爆炸的時代，如何處理、儲存資料便成為一大課題。然而，現有的儲存方式顯然還不能滿足科學家們的需求，現在，他們把腦筋動到了活生生的細菌身上!

細菌的免疫機制成為儲存數據的好方法

來自哈佛的遺傳學家Seth Shipman及Jeff Nivala利用最新的基因修編技術CRISPR/CAS系統，將資料編碼寫入細菌的基因之中。CRISPR/CAS系統原本是細菌用來保護自己的一套免疫系統，當細菌遭受到病毒的攻擊時，便會利用CRISPR/CAS系統來辨認病毒的DNA片段，並且將部分的病毒DNA儲存在自己的基因序列之中，當下次再遇到病毒時，就可以利用儲存的片段來辨認病毒，並且啟動防禦機制，防止病毒的感染。科學家利用這點特性，將想要儲存的資料編寫成一連串基因密碼，並且在資料的前後加上一些病毒的基因序列，利用這個人工合成的「假病毒」來感染細菌，當細菌啟動CRISPR/CAS系統時，就能將我們要儲存的訊息保存在細菌的DNA當中了，而這些訊息也能跟著細菌複製繁殖，一代代的被保存下去。

DNA可以長久且穩定的保存資料

利用細菌保存的數據資料，只要透過基因序列分析的方式，就可以讀取儲存在內的訊息，看似為一個穩定而且可以長久保存的好方法，然而還是有些困難需要克服。一個國字大約需要2位元的空間來儲存，一個大腸桿菌大約只能儲存幾個句子的資訊而已，這也是科學家需要解決的難題之一。在2017年初，Yaniv Erlich 和 Dina Zielinski兩位科學家在<>發表了一項研究，利用單純的DNA，成功儲存大量數據。他們先將要儲存的資料轉為二進位的訊息，再利用人工合成的方式，將訊息轉化成為DNA序列儲存，而當他們反過來，將DNA解碼成為原來的資料時，竟然跟儲存的文件一模一樣，完全沒有任何誤差。他們已經能夠利用DNA儲存一部電影、一份研究論文，甚至是整套電腦作業系統。利用DNA儲存資料的有個很大的優點，就是輕便，每公克的DNA可以儲存約215 PB(Petabyte)的資料，換算一下，只需要4公克的DNA就可以儲存全世界一整年的數據資料呢! 另外，DNA的保存期限遠遠超過現在使用的各種儲存工具，它能夠長久且完整的保存數據資料，或許，再過不久我們都可以自己合成屬於我們的資料DNA了呢!

參考資料:

http://science.sciencemag.org/content/355/6328/950.long

http://www.popularmechanics.com/science/animals/a21268/scientists-turn-bacteria-into-living-hard-drives/
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