深圳科学家开创“阴阳”编解码系统 解决DNA信息存储难题

http://www.gd.chinanews.com    2022年04月26日 23:42     来源：中新网广东

科学家成功完成100万年前猛犸象DNA测序 作者 华大研究院 供图 　　中新网广东新闻4月26日电 (郑小红 董宇桐)深圳华大生命科学研究院(简称：华大研究院)、深圳国家基因库等研究团队结合DNA双链模型，开创一套名为“阴阳”的比特—碱基编解码系统，论文25日发表于《自然》(Nature)子刊《自然—计算科学》。 　　该研究成果用以解决当前DNA信息存储领域的技术难题，验证了比特—碱基编解码系统在信息密度、技术兼容性、数据恢复稳定性等多方面的优势。 　　研究院团队将中华阴阳哲理应用到DNA编解码系统当中，以两套不同的规则，分别对两条二进制信息进行“一对一”编译转换，再取两者统一交集的部分为最终解，实现将两条独立的信息组合统一为一串DNA序列。 　　目前常用的DNA保存方法分为体内和体外两种模式，为全方位验证“阴阳”系统的信息恢复稳定性，研究团队通过体外DNA干粉和细胞体内大片段两种存储环境进行测试，皆实现了原始存储数据的完整恢复。 “阴阳”编解码规则示意图 作者 华大研究院 供图 　　体外模式，研究团队采用不同浓度的原始DNA文库溶液进行了共200多组测试。结果证明，“阴阳”编码采用的线性数据恢复模式在每种DNA分子的平均拷贝数仅有100时，仍然能恢复最高88%的原始数据。而DNA喷泉码使用的编码方式使得每个数据包间存在一定的拓扑关联，在同样条件下，平均恢复率仅有1.3%。 　　研究还将信息存在酵母活细胞的体内，酵母菌株经过1000代以上传代之后，信息仍可被恢复。这意味着利用活体细胞作为DNA存储的载体，上千年后原始信息或仍能被解读，这样的存储方式可得到接近于天然DNA分子存储理论极限的物理信息密度。(完)

[编辑：方伟彬]

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