身处大数据时代，人们每分每秒都在产生着大量的数据。为了使珍贵的数据能长期可靠地保存，科学家想出将数据写入活细菌DNA中的方法，并在最近获得了实验的成功。

　　DNA成为数据存储理想载体

　　众所周知，计算机的二进制语言只需要0和1两个符号，即可编码所有信息。而生命的本质也是一种语言，那就是由A、T、C、G四种碱基串联而成的DNA，四种碱基的顺序蕴藏着生命的信息。早在上世纪80年代末，就有人提出，或许可以将计算机的二进制数字语言转换成DNA的四种碱基语言，从而将数据信息存储在DNA上。读取时只要进行反向DNA测序即可。

　　相比于人类津津乐道的硅，DNA简直是数据存储的理想载体。首先，DNA的存储密度非常大。如果能够像大肠杆菌那样包装DNA，那么全世界的数据信息都可以储存在1公斤重、只占粉笔盒大小空间的一堆DNA中。其次，一般物理存储设备使用寿命往往不到10年，DNA则可将遗传信息完整保存100年以上；如果是在零下18℃以下的低温环境中，甚至可保存上万年、数十万年。再者，DNA存储过程耗能极少。要存储同样大小的信息，DNA的耗能量只相当于闪盘的亿分之一。

　　人工合成DNA尚有缺陷

　　当该想法被提出后，科学家就开始思考如何将二进制数字语言转换成DNA的四种碱基语言。

　　2012年，哈佛大学遗传学家乔治·丘奇团队确立的规则是，用碱基A、C编码二进制的0，G、T编码二进制的1。经过简单翻译，一本包含大约5.34万个单词的书籍、11张JPG图片、一段简短的计算机程序，全部被编码进不到亿万分之一克的DNA微芯片中。这些文件大小相当于659KB。之后，研究人员利用反向DNA测序技术进行解读，只略有瑕疵地发现了22个错误。几个月后，欧洲生物信息研究所采用另一种策略，同样将大小为739KB的文件写入人工合成DNA中，这次的读取正确率接近100%。

　　这两项研究让人们看到了DNA存储技术的希望，于是开启了研发的热潮。之后，存储数据的大小不断突破上限，从22MB到200MB，再到维基百科所有的数据。不过，人工合成DNA数据存储技术要实现商业化应用，还有一些重大问题要解决。

　　一是成本过高，目前人工合成存储1MB数据的DNA，需要3500美元，解码过程还需要额外支付1000美元。二是无论存储还是读取过程都需要专业设备，个人使用极不方便。三是DNA保存需要低温环境，否则时间一长就容易发生DNA降解，导致数据失真或丢失。

　　信息录入活细菌获成功

　　科学家这次将目光放在了活细菌的DNA上。

　　事实上，早在2017年，丘奇团队就开创性地利用“基因魔剪”CRISPR–Cas技术，将编码信息的DNA片段送入细菌体内。CRISPR–Cas系统可以对任何DNA序列进行精准修改，如将碱基A替换成碱基G，或者删除、插入、替换一段特异的DNA序列。

　　而这一次，哥伦比亚大学的研究人员则进一步发展了该方法。他们用电化学方法调控CRISPR系统，看它是否能成功行使功能。并且将需要存储的二进制信息先转换为DNA序列，插入环状质粒，然后再随质粒转入大肠杆菌体内。之后通过改变化学试剂的浓度，就可以改变细菌周围的电压，这时一些特定的环状质粒拷贝数会显著增加，CRISPR系统感知到这种变化，就会将质粒中的插入片段写入细菌基因组，在生物体内实现数据信息的自动存储。

　　为了研究该方法的可行性，研究人员将“hello world”录入大肠杆菌的DNA中，并测试它们繁衍80代后，所携带的信息是否仍然稳定，结果发现正确率达90%以上。之后，他们还将大肠杆菌混入土壤微生物中，对混合物进行测序，结果是仍然可以恢复存储的信息。

　　虽然活细菌存储数字信息的研究还有很多技术难题需要攻克。不过，随着众多科学家和大型企业的加入，这些技术难题将被一一解决，相信在不远的将来，DNA数据存储设备将随处可见。