近日，深圳華大生命科學(xué)研究院研究員沈玥團(tuán)隊與合作者在《自然計算科學(xué)》上發(fā)表封面文章，為DNA信息存儲的應(yīng)用提供了一種高密度、高穩(wěn)定性的比特—堿基編解碼方法，并完成體內(nèi)外兩種模式的信息存儲實(shí)驗驗證。
該論文的通訊作者沈玥告訴《中國科學(xué)報》，他們將DNA雙鏈模型與中華文化中“陰陽”對立統(tǒng)一的思想相結(jié)合，巧妙地將其應(yīng)用于DNA編解碼系統(tǒng)，以兩套不同的規(guī)則，分別對兩條二進(jìn)制信息進(jìn)行“一對一”編譯轉(zhuǎn)換，再取兩者統(tǒng)一交集的部分為最終解，實(shí)現(xiàn)將兩條獨(dú)立的信息組合統(tǒng)一為一串DNA序列。
與此同時，研究人員通過引入篩選機(jī)制，將與現(xiàn)有合成測序技術(shù)兼容性不佳的序列通過預(yù)先設(shè)置的篩選條件進(jìn)行過濾。根據(jù)不同的組合方法，該系統(tǒng)共能提供1536種不同的編碼規(guī)則組合，大大擴(kuò)展了其應(yīng)用場景范圍。
研究人員還通過編碼學(xué)的理論推導(dǎo)及不同數(shù)據(jù)類型文件的模擬編碼，證明了該系統(tǒng)在保證信息密度的前提下，在數(shù)據(jù)恢復(fù)穩(wěn)定性方面有顯著的性能提升(存儲數(shù)據(jù)的平均恢復(fù)率較DNA噴泉碼現(xiàn)有水平提升近兩個數(shù)量級)。
論文共同第一作者、深圳華大生命科學(xué)研究院助理研究員平質(zhì)告訴記者，他們還測試了該系統(tǒng)在酵母細(xì)胞內(nèi)存儲、傳代后的數(shù)據(jù)恢復(fù)穩(wěn)定性。結(jié)果證明，作為載體的酵母菌株經(jīng)過1000代以上的傳代，信息仍可以被完整恢復(fù)，該存儲方式接近天然DNA分子存儲物理信息密度的理論極限，每克DNA能存儲的信息量約為 432.2EB。
該研究開發(fā)了一種全新的DNA存儲編碼方法，并提出1536種不同編碼規(guī)則組合的方案，為DNA存儲的多類型應(yīng)用提供了重要工具，有望在海量數(shù)據(jù)長期存儲的新型介質(zhì)研究中起到積極的推動作用。(記者田瑞穎)
