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科学家首次造出数字编码聚合物

发布时间:2019-06-07 05:38 来源:未知 编辑:admin

  科技日报北京6月5日电 (记者常丽君)DNA是一种生物聚合物,它们通过编码保存大量遗传信息。受此启发,法国国家科学研究院(CNRS)查尔斯·萨德伦研究所和艾克斯—马赛大学的科学家首次成功地把二进制编码记录在一种人造聚合物上,还能通过测序读出其中的编码信息。相关论文在线发表于《自然·通讯》杂志上。

  人类DNA有34亿个碱基对,能在微小空间里汇编海量信息,所有存储信息都通过4个含氮碱基A、T、G和C来表达。在以往研究中,科学家能通过检测它们的顺序,再造出一种二进制代码。但生物DNA技术有其局限性,因此科学家们寻求开发更廉价、更坚韧,且能存储二进制信息的人造聚合物。

  在本研究中,研究小组没有用DNA的4种含氮碱基,而是用了3种单体。其中两种代表二进制代码0和1,在合成过程中能互换使用;第三种单体硝基氧作为间隔,插在这两个代码之间,以利于代码的测序读写。

  这种方法能在聚合物链中造出任何序列的密码。一条短的二进制信息可以手工合成,由一个个单体排列成越来越长的链,这大约要花一整天时间,但自动化以后会更快。通过给聚合物测序还可以解码,就像给DNA测序解码那样。一台串联质谱仪能在5分钟内破译其中信息,而今后这一时间也会缩短。

  虽然系统地测序会破坏聚合物,而且在60℃环境下或用激光照射可能损毁其中的数字信息导致无法读取,但研究人员证明,单体分子在室温下稳定性很强,聚合物能保存几个月甚至几年。他们希望这种数字编码聚合物能把几千甚至几兆字节的信息存储3到5年。

  CNRS拥有这项技术的专利,有望在短期内开发出分子条形码。这种条形码极难伪造,对那些高附加值产品,如奢侈品、医药等来说非常理想,而再想造假冒产品将变得非常困难。

  按社会学理论,信息的传输是编码和解码的过程。语言、音乐、文字、图形图表、公式等,都是人为编辑的“码”,承载信息、传递信息,促进人类发展中的思想、文化、艺术、科技、经济的交流。实际上,大自然本身也蕴含着很多天然密码,其中,动物DNA作为区别不同类种的遗传密码,就是其中一种。如同人类可以开采煤矿、利用太阳能等自然资源一样,现在人为编码技术也可以利用自然存在的DNA碱基和分子单体了,本文的技术就属于后者。

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