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天津大學(xué)DNA存儲(chǔ)取得重大突破 可讓信息保存萬(wàn)年(2)

2022-09-17 17:50:11 來(lái)源：新京報(bào) A+A-

DNA存儲(chǔ)技術(shù)概念圖

DNA存儲(chǔ)高效低耗，但作為一種鏈?zhǔn)缴锎蠓肿樱隗w外常溫保存時(shí)會(huì)面臨DNA斷裂降解等風(fēng)險(xiǎn)，嚴(yán)重影響信息存儲(chǔ)的長(zhǎng)期可靠性，是亟待解決的關(guān)鍵科學(xué)問(wèn)題。對(duì)此，元英進(jìn)團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)了基于德布萊英圖理論的序列重建算法來(lái)解決DNA斷裂等問(wèn)題。該算法結(jié)合貪婪路徑搜索和循環(huán)冗余校驗(yàn)碼來(lái)實(shí)現(xiàn)斷裂DNA片段的高效從頭組裝，從原理上支持了DNA存儲(chǔ)的長(zhǎng)期可靠性。

結(jié)合該序列重建算法（內(nèi)碼）與噴泉碼算法（外碼），團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)編碼了6.8MB敦煌壁畫(huà)，合成了承載圖片信息的DNA片段21萬(wàn)條。為數(shù)據(jù)的長(zhǎng)期可靠性，團(tuán)隊(duì)制備了一個(gè)沒(méi)有任何特殊保護(hù)的DNA水溶液樣本，并在70℃下加速樣本斷裂、降解長(zhǎng)達(dá)十周。處理后的DNA片段80%以上都發(fā)生了斷裂錯(cuò)誤，依靠設(shè)計(jì)的序列重建算法依然可以準(zhǔn)確組裝并解碼96.4%以上的片段，再通過(guò)噴泉碼解決少量片段丟失的問(wèn)題，原始的敦煌壁畫(huà)圖片依然能夠完美恢復(fù)。根據(jù)理論推算，這種程度的高溫破壞相當(dāng)于實(shí)驗(yàn)室常溫25℃一千年或者9.4℃長(zhǎng)達(dá)兩萬(wàn)年的自然保存。

這是繼基于人工合成染色體的酵母體內(nèi)信息存儲(chǔ)模式取得突破后，天津大學(xué)合成生物學(xué)團(tuán)隊(duì)在DNA信息體外存儲(chǔ)模式上取得的又一重要突破。

(責(zé)任編輯：王藝萌)

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