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据一项新研究报道，科学家们发明了一种“活数码相机”，可以捕捉并存储DNA(所有生物的遗传密码)中的图像。这项技术提供了一种将数字信息编码到生物材料中的新方法，在计算和纳米技术方面有许多潜在的未来应用。

DNA代表脱氧核糖核酸，是一种使用四种核苷酸(腺嘌呤(a)，胸腺嘧啶(T)，鸟嘌呤(G)和胞嘧啶(C))存储生物体遗传指令的分子。除了提供生物系统的全面指南外，DNA的简单四位性质已经吸引了科学家的兴趣，作为新型计算系统和数据存储的潜在硬件形式。

现在，由新加坡国立大学合成生物学家林成凯(Cheng Kai Lim)领导的研究人员已经证明，DNA不仅可以用来拍摄和存储图像，还可以通过测序技术检索这些图像。

根据上周发表在《自然通讯》上的一项研究，通过将特殊的2D光穿过DNA样本，研究人员能够创造出“一种与数码相机类似的生物模拟物”，他们称之为BacCam。

Lim和他的同事在这项研究中说:“生物和数字界面之间的日益融合，提高了人们对利用生物材料存储数字数据的兴趣，其中最有希望的是将数据存储在由从头DNA合成产生的定义DNA序列中。”“然而，缺乏可以避免重新合成DNA的方法，这往往是昂贵和低效的。”

“在这里，在这项工作中，我们详细介绍了一种将二维光模式捕获到DNA中的方法，通过利用光遗传电路记录DNA中的光暴露，用条形码编码空间位置，并通过高通量下一代测序检索存储的图像，”该团队说。“因此，这项工作建立了一个‘活的数码相机’，为将生物系统与数字设备集成铺平了道路。”

几十年来，科学家们一直在思考DNA的计算潜力，预计未来几年DNA存储的应用市场将会增长。在这一点上，沿着这条路线的大多数努力都涉及到体外DNA合成，这意味着科学家们制造了可以被操纵来存储信息的遗传物质的合成链。Lim和他的同事说，尽管这个过程经过了充分的测试，但它也很昂贵、复杂，而且经常充满错误。

研究小组在研究中说:“虽然在加速这一过程方面取得了重大进展，但DNA合成仍然是采用DNA作为数据存储介质的瓶颈。”“因此，人们对开发将信息编码到DNA中的方法非常感兴趣，这种方法可以取代或绕过当前形式的DNA合成。”

为此，Lim和他的同事们提出了一种新技术，通过使用大肠杆菌的活细胞来避免合成DNA的需要，这些活细胞含有所谓的“光遗传”电路，能够记录DNA中光的存在或不存在。

研究人员使用蓝光将简单的96位图像(包括笑脸和单词“BacCam”)投射到细菌培养物的特定DNA位置。这些图像被成功地存储在DNA中，并且可以通过对编码链进行测序以近乎完美的精度检索。此外，该团队还能够使用红光在相同的DNA片段上投射出单独的图像，这表明可以从单个基因样本中捕获、存储和破译多个图像。

Lim和他的同事们说:“为了将这个工作流程扩展到单一波长的光之外，我们加入了一个额外的光波长，使单个同时捕获的数据量增加了一倍，并展示了该系统的多路复用潜力。”“结果表明，可以存储在[DNA]池中并在一次运行中检索到的不同图像的数量在100到1000之间。”

“随着DNA数据存储领域的不断进步，人们对弥合生物和数字系统之间的接口越来越感兴趣，”该团队总结道。“我们的工作展示了DNA数据存储的进一步应用，以生物形式重现现有的信息捕获设备，为信息记录和存储的持续创新提供了基础。”