别啥都往DNA裡寫？晚了，科學家研發出可直接向DNA快速錄入信息的技術
我們的DNA存儲數據的效率比人造設備高幾百萬倍，而現有的存儲解決方案成本很高，占用大量能源和空間。事實上，我們可以擺脫硬盤，在幾百磅的DNA中儲存地球上所有的數字數據。
使用DNA作為高密度數據存儲介質，有可能在生物傳感和生物記錄技術以及下一代數字存儲方面取得突破，但研究人員一直無法克服錄入效率低下的問題。
現在，西北大學的研究人員提出了一種将信息記錄到DNA的新方法，該方法僅需幾分鐘，而非幾小時或幾天就能完成錄入大量數據。該團隊使用一種新的酶系統合成DNA，将快速變化的環境信号直接記錄到DNA序列中，該論文的資深作者說這種方法還将改變研究和記錄大腦内部神經元的方式。
這項研究上周四(9月30日)發表在《美國化學學會雜志》上。
資深作者，西北大學工程系教授Keith E.J. Tyo說，他的實驗室對利用DNA創造新的數據存儲解決方案很感興趣。
"大自然擅長複制DNA，但我們希望能夠從頭開始寫DNA。體外方法涉及緩慢的化學合成。用我們的方法寫入信息要便宜得多，因為合成DNA的酶可以直接被操縱。最先進的細胞内記錄甚至更慢，因為它們需要響應信号的蛋白質表達的機械步驟，而我們的酶都是提前表達的，可以連續存儲信息。"
現有的将細胞内分子和數字數據記錄到DNA的方法依賴于将新數據添加到現有DNA序列的多部分過程。為了準确記錄，研究人員必須刺激和抑制特定蛋白質的表達——可能需要超過10小時。
Tyo實驗室使用所謂的Tdt進行局部環境信号的時間敏感非模闆化記錄(TURTLES)，來合成全新的DNA，而不是複制它的模闆，從而實現更快和更高分辨率地記錄。
當DNA聚合酶繼續添加堿基時，數據以分鐘為單位被編寫到遺傳密碼中，同時又因環境的變化，變更DNA的成分。環境的變化，如金屬濃度的變化，被聚合酶記錄下來，作為 "分子滴答帶"，向科學家指出環境變化的時間。使用生物傳感器來記錄DNA的變化，證明TURTLES在細胞内的可行性，并可能使研究人員有能力使用記錄的DNA來了解神經元如何相互溝通。
共同第一作者、Tyo實驗室的博士後研究員Namita Bhan說："這是一個非常令人興奮的概念證明，有朝一日可以讓我們同時研究數百萬個細胞之間的相互作用。我不認為以前有任何直接的酶調制記錄系統的報告。"
在身體之外，TURTLES系統也可用于解決數據存儲需求的爆炸性增長(到2025年可達175兆字節)。
它特别适合于長期的檔案數據應用，如存儲閉路安全錄像，該團隊将其稱為 "隻寫一次，永不讀取" 的數據，但需要在事件發生時可以訪問。有了工程師們開發的技術，大家數十年的硬盤收藏可以保存在DNA裡——當然不是我們自己的DNA。
在存儲之外，"滴答帶"可以被用作生物傳感器來監測環境污染物，如飲用水中的重金屬濃度。
雖然實驗室的重點是超越數字和細胞記錄的概念證明，但該團隊表示希望更多的工程師對這一概念感興趣，并能用它來記錄對其研究很重要的信号。
https://news.northwestern.edu/stories/2021/10/intracellular-recording-data-to-dna/#:~:text=The%20Tyo%20lab%20hypothesized%20they%20could%20use%20a,it%2C%20making%20a%20faster%20and%20higher%20resolution%20recording.
ps 西北大學最近有個大新聞。2021年9月22日，大學宣布其籌款活動“We Will”，從西北社區的174000多名成員那裡籌集了超過60億美元的巨款。
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