在一个不足3厘米高的玻璃瓶里，装着约1克的DNA粉末。根据理论推算，这1克DNA粉末，可以存储近10亿TB的数据信息，相当于2.5亿个常见的4 TB电脑磁盘的存储容量。这并不是科幻电影里面的情节，在位于嘉善县的祥符实验室，记者见到了实验室最新的科研成果——用于数据信息存储的矿化DNA粉末。
当前世界正处于数据爆炸的时代，全球数据量呈指数级增长。“传统的存储技术如磁盘、光盘等，存在存储密度需要进一步提升、使用寿命亟需延长等技术问题。”祥符实验室DNA信息存储项目技术骨干刘婷说，为了解决海量大数据的存储难题，科学家们布局DNA信息存储技术，“就是将人工合成的DNA分子作为存储介质来存储数据信息，这将是存储介质又一次革命性的进步。”
如何有效提升DNA信息存储密度、高效合成DNA信息存储介质，是全球科学家正在攻关的技术难题。2022年，祥符实验室成立，是由嘉善县政府与浙江清华长三角研究院共同筹建，整合了清华大学、上海交通大学等多家国内知名高校和科研院所的研究资源。中国科学院院士、祥符实验室首席科学家樊春海领衔的DNA信息存储项目在此“安家落户”，填补了浙江省在该领域的研究空白。
这个进程是一个从“0”到“1”的艰难探索过程。
实现高密度存储是团队攻坚的一大难点。“越长的DNA链就越容易出现断裂，而导致信息存储错误。”刘婷说，DNA分子本质上是由4种脱氧核糖核苷酸（A、T、G和C，即腺嘌呤、胸腺嘧啶、鸟嘌呤和胞嘧啶）组成，“就像是通过不同数量和排列顺序串起的4种颜色珍珠形成项链一样。”在“串珠子”的过程中，利用类比计算机0和1的二进制存储原理，将文字、照片等信息转换成由A、T、G、和C四个字符组成的DNA信息编码。
DNA合成过程就是信息数据的写入过程，需要经过DNA序列设计、合成、纯化、干燥等多个环节。“合成完成时，DNA存储介质是液体状态，容易因挥发等因素导致数据信息遗失。”祥符实验室DNA信息存储项目技术骨干闫庆龙说，为确保DNA信息的长期保存，进行DNA封装至关重要。
经过上百次试验，项目团队利用硅烷化技术成功实现了DNA的精准生物矿化过程。“这个过程有点像制作DNA化石，使DNA类似于古生物化石般长期保存。”闫庆龙说，矿化DNA粉末具有环保特性、无需供电，在常温常湿状态下即可保存长达200年，而近年来兴起的SSD固态硬盘使用寿命仅10年左右。
目前，祥符实验室已经成功开发了DNA高质量制备技术及DNA精准矿化技术。但对项目团队而言，这只是科研长征路上的一小步，仍需攻克DNA分子大规模低成本的合成等诸多难题。刘婷表示：“项目团队希望通过不懈的努力，能尽快打通DNA信息存储的全技术链条，助力DNA信息存储从‘实验室’走向‘应用’。”
版权和免责申明
凡注有"浙江在线"或电头为"浙江在线"的稿件，均为浙江在线独家版权所有，未经许可不得转载或镜像；授权转载必须注明来源为"浙江在线"，并保留"浙江在线"的电头。
