北大团队突破DNA存储技术瓶颈，实现“活字印刷”式数据写入
北大团队突破DNA存储技术瓶颈，实现“活字印刷”式数据写入
在数字时代，数据存储面临着前所未有的挑战。据预测，到2025年全球数据总量将达到175泽字节（ZB），相当于每个人每天产生约1.5GB的数据。面对如此庞大的数据量，传统的电子存储技术正逐渐逼近极限。而DNA存储技术，以其超高的存储密度和超长的保存寿命，成为了备受瞩目的下一代存储解决方案。
近日，北京大学定量生物学中心钱珑团队与计算机学院张成团队合作，在国际顶级学术期刊《自然》上发表了一项突破性研究成果，提出了一种全新的DNA存储方法，为解决全球数据存储难题提供了新的可能。
创新性的“表观比特”技术
传统的DNA存储技术主要依赖于化学合成的方式，逐个添加代表信息的碱基，这种方式不仅成本高昂，而且速度缓慢。钱珑团队的创新之处在于开发了一种名为“表观比特（epi-bit）”的技术，通过DNA自组装和选择性酶促甲基化，实现了信息的并行写入。
具体来说，研究团队设计了一套类似于“活字印刷”的系统。他们首先预制了DNA模板作为“白纸”，然后通过DNA自组装技术将代表信息的“活字块”精确排列。接下来，利用酶催化反应将5-甲基胞嘧啶这种表观遗传修饰作为“墨水”，将信息“打印”到DNA分子上。
突破性的实验成果
为了验证这项技术的可行性，研究团队进行了多项实验。他们成功将中国汉代“白虎”瓦当和国宝大熊猫“飞云”的高清图片信息存储到DNA分子中，数据量超过27.5万比特。这一数据规模相比此前发表的其他非传统DNA存储技术提升了超过300倍。
更令人振奋的是，团队还展示了这项技术的分布式存储潜力。在一项名为iDNAdrive的实验中，他们邀请了60名背景广泛的青年志愿者，在非专业环境下亲手将私人数据写入DNA分子中。这些数据直到需要使用时才被读取，有效保障了数据隐私。这种分布式存储方式不仅降低了使用门槛，还为未来的个人化DNA存储应用开辟了新路径。
未来展望：从实验室到日常生活
这项突破性研究为DNA存储技术的实用化和商业化带来了新的希望。钱珑研究员表示：“在DNA这张白纸上批量打印信息，相比于传统‘从头合成’路线的逐个添加分子比特信息，代表着DNA存储的重要技术突破。未来，任何人在任何地点都能实现简单、准确、高效的DNA数据存储，而无需依赖大型实验仪器。”
虽然这项技术目前仍处于实验阶段，但其展现出的巨大潜力已经引起了广泛关注。随着相关研究的深入和技术的不断完善，我们有理由相信，DNA存储技术有望在不久的将来走出实验室，为解决全球数据存储难题提供一个革命性的解决方案。
正如《自然》杂志同期专题报道所言，这项研究不仅突破了DNA存储的成本和速度壁垒，更为未来分子信息处理系统的研发奠定了基础。在数据爆炸的时代，这样的技术创新无疑为我们带来了新的希望。