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最近,科学家利用Crispr基因编辑技术将一张马赛克动图编码植入活性细菌的DNA .
Crispr（Clustered regularly interspaced short palindromic repeats）是生命进化历史过程中细菌和病毒斗争产生的“免疫武器”,简单来说就是病毒能把自己的基因整合到细菌中,利用细菌的细胞工具为自己的基因复制服务.细菌为了将病毒的外来入侵基因清除,进化出Crispr系统,利用这个系统,细菌可以不动声色地把病毒基因从自己的染色体上切除.
实际上,使用DNA存储数据并不新鲜,“基因能储存大量信息”的概念早已被提出.此前也有科学家尝试将近60万字的小说《战争与和平》嵌入DNA,或者将信息像斯瓦尔巴全球种子库的植物材料归档那样存入DNA.不过这里所指的DNA都是合成DNA,而不是本次这样的活细菌DNA.
将信息存在活细菌DNA中更困难,因为细胞总在变化.科学家们利用细菌的自然防御系统将电影《人类和动物运动》中一张手的图和一个五帧的剪辑嵌入大肠杆菌.之后,它们完美地重构了图像,视频精确度达90%.
该技术利用基因编辑系统Crispr,当病毒攻击细胞时,细菌利用这种防御机制切断部分病毒的DNA并将其拷贝到自己的DNA中.这基本使病毒DNA成为细菌细胞的一部分.同时,这些序列还可以记忆病毒的入侵,如果再次受到攻击,细胞可以直接出击并切断该升级版的病毒.
哈佛大学神经科学研究员Seth Shipman表示：“随着时间的推移,这些序列将成为所有入侵的、不同病毒的活体物理记录.”
研究人员嵌入大肠杆菌内的图像和视频由黑白像素组成.首先,他们将像素编码成DNA,并通过电流放入大肠杆菌的细胞.然后在细胞壁上打开一个小通道,跨细胞运行电流,让DNA流入.在这里,大肠杆菌的Crispr系统抓住DNA并将其纳入自身的基因组.
Shipman表示：“我们发现,如果我们让自己提供的序列看起来像是系统从细胞中获取的那样,这些序列通常会采取我们提供的编码.”
一旦信息被嵌入细菌,下一步就是测序.哈佛大学的科研团队对大肠杆菌的DNA进行了测序,并通过计算机程序运行序列,成功复制了原始图像.因此,所谓的动图就是计算机对DNA序列的测试.
图像和视频的选择并不是随机的,该团队希望参考一些人类曾经放在自然界中的原始形象,比如洞穴画.电影《人类和动物运动》的五帧动图（一匹驰骋的骏马）也是此次动态影像之一.Shipman表示：“我们还将以新的方式将信息编码到自然界,并尝试测试新的东西.”
只是到目前为止,这种方式无法处理大量的信息.前文中提到的动图只有36×26像素,如果想在合成DNA中存储更多的电影和书籍,未来还有很长的路要走.
但使用活细菌编码存储的新方法证明了活细菌DNA存储的可能性.例如,我们可以使细胞记录附近环境中发生的变化.
作为神经科学家,Shipman希望有一天可以将Crispr系统用于记录随时间发生的事件,例如神经元在大脑中的形成.
在科学家眼中,Crispr被认为是下一个重大科学应用,它能安全地切开一段 DNA,并将新基因材料拼接上去.其应用领域非常广泛,甚至在未来还能切除致病基因片段、添加健康材料、攻克癌症等.
本文总结,本文论述了关于经典将动图存入专业范文可作为图存入DNA和存入方面的大学硕士与本科毕业论文将动图存入论文开题报告范文和职称论文论文写作参考文献.
参考文献：
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