数十亿年来，生命一直使用脱氧核糖核酸（DNA）的长分子来存储信息和解决问题。

如今，工程师们正在对DNA计算进行自己的探索，既记录数据，又充当生物计算机，但到目前为止，他们一直在努力设计一个可以同时存储和执行任务的合成系统。

新的研究已经证明，包装和呈现DNA是可能的，这样它就可以同时管理两者，从核酸序列中提供一套完整的计算功能。具体来说，我们谈论的是存储、读取、擦除、移动和重写数据，并以可编程和可重复的方式处理这些功能，类似于传统计算机的操作方式。

北卡罗来纳州立大学和约翰霍普金斯大学的研究人员在实验中证明，他们的新型核酸支架证明了DNA计算的多功能性，并有可能构建出令人难以置信的紧凑生物机器。

北卡罗来纳州立大学分子生物学家Albert Keung说：“人们一直认为，虽然DNA数据存储可能对长期数据存储有用，但开发一种包含传统电子设备中所有操作的DNA技术是困难或不可能的。”

“我们已经证明了这些基于DNA的技术是可行的，因为我们已经做到了。”

DNA是生物体的代码库，为生物结构和过程提供分子模板。然而，从理论上讲，化学弦可以代表任何信息序列。多年来，科学家们一直在研究将各种数据塞进自由漂浮的DNA链的方法。

通过将分子存储在被称为树突胶质的微小树状结构上，研究人员不仅能够存储分子，还可以更容易地持续编辑它们的代码。

该系统的关键是将DNA信息与存储它的树突胶质纳米纤维区分开来：这使得数据可以被复制到RNA（核糖核酸）形式进行处理，或者重写DNA的特定区域，而不会损坏原始DNA“文件”或存储介质。

更棒的是，与溶液中的聚合物相比，分枝的树突胶质支架也有助于保存DNA信息。加速老化分析表明，在大约4摄氏度（约39华氏度）的温度下，储存在树突胶质上的链将有数千年的半衰期。在较低的温度下，可能需要数百万年。

Keung说，使用这样的系统，可以将装满一千台笔记本电脑的数据可靠地存储在铅笔橡皮擦大小的空间中，从而允许长期存储庞大的数据库。

北卡州立大学化学工程师凯文·林说：“它本质上允许我们进行全方位的DNA数据存储和计算功能。”

虽然，我们距离这些DNA计算机的广泛应用还有很长的路要走，但这表明它是可以做到的。生物机器已经能够解决简单的国际象棋和数独问题 —— 在超级计算机领域很难做到，但在微观分子领域确实令人印象深刻。

它现在可能不是特别强大或特别快，但DNA存储和计算的前景是将大量信息塞进一个超小的空间，在一种可能比整个文明更持久的介质上。

“我们想开发一些能激发分子计算领域的东西，”Keung说。“我们希望我们在这里所做的是朝着这个方向迈出的一步。”

这项研究发表在《自然纳米技术》杂志上。

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首创的DNA计算机既能存储数据，又能解决问题