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我是科学家|为了让你的硬盘资源能完好地传给曾曾曾孙，科学家想到了这些办法( 三 )


其实论存储信息的本领 ， 任何载体都不及构成我们的细胞 ， 更准确地说是细胞核中的DNA 。 虽然生物个体会逝去 ， 遗体会被分解 ，但DNA中的基因却通过复制重组 ， 一代又一代地流传下去 。 从冰封的远古遗体 ， 抑或是现代生物的DNA中 ， 我们依然能解析出史前祖先的某些特征 。
我是科学家|为了让你的硬盘资源能完好地传给曾曾曾孙，科学家想到了这些办法
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DNA的信息存储能力也毫不逊色——在肉眼完全看不到的细胞核中 ， 带有A（腺嘌呤）、T（胸腺嘧啶）、C（胞嘧啶）、G（鸟嘌呤）四种不同碱基的脱氧核苷酸 ， 以不同的顺序排成DNA长链 ， 编码了一个生物体的一生 。
以人体基因组为例 ， 其中含有 超过30亿个碱基对 ， 这一切都保存在直径仅几微米的细胞核中 。 如果将这些A、T、C、G以正常字体大小写在A4纸上 ，消耗的A4纸垒起的高度相当于40层楼高！
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从这些层面看 ， 大自然或许早已为我们准备好了最佳信息存储载体 。 科学家们从中获得启迪 ， 尝试主动在DNA中编写信息 。 他们 将A、T、C、G碱基以二进制编码 ， 然后将数字化的文字信息翻译成碱基序列 ， 再合成DNA序列 ， 就实现了数字信息与生物信息之间转化 。 只要测个序 ， 就能解读出其中的信息 。
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用二进制编码碱基 | TED-Ed
但裸露的DNA依然相当脆弱 ， 于是研究者给它们穿上了二氧化硅外壳 ， 制成 人造化石 ， 以达到长期保存的目的 。 他们让这个人造化石在70℃的高温中保存了一周 ， 再读取信息 ， 结果依然完好无损 。
不仅是文字 ， 科学家已经成功地将电影编码进人工合成的DNA ， 而且理论上能够将人类有史以来拍摄的所有电影全都塞进一个小小的DNA人造化石中 。
然而 ， 这样保存DNA并没有完全体现出它的优势—— 可遗传性 。
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虽然我们也能通过PCR技术人工复制数以万计的DNA ， 但手动备份肯定不如主动备份及时省事 ， 而且细菌等微生物的繁殖扩散速度惊人 ， 子子孙孙无穷尽也 ，即使出现DNA突变 ， 科学家也能用算法矫正信息 。
实际上 ， 哈佛大学的科学家在2017年已成功利用CRISPR-cas9基因编辑技术将一部短片编码到了大肠杆菌的基因组中 ，制造出了“细菌硬盘” ， 而且还能将信息遗传给下一代 。
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原始画面和从细菌DNA中解析出的画面 | Shipman, S. L. et al. (2017)
即使有一天地球变得不再适宜人类生存 ， 这些承载了人类文明的微生物还能以休眠状态熬过极端环境 ， 甚至进入太空 ， 告诉这个宇宙——人类曾无比璀璨地存在过 。
本文经授权转载自“把科学带回家”（ID：steamforkids） ， 如需转载请联系kids@huanqiukexue.com 。
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