在电影《侏罗纪公园》中,古生物学家从琥珀中提取到了保存了数百万年的DNA,并用它复活了早已灭绝的恐龙。但在现实中,DNA其实并没有那么容易保存。目前,大多储存DNA的方法都离不开冷冻。而这需要消耗大量能源,非常昂贵,要求也很高。
现在,和电影《侏罗纪公园》有些相似的是,在一项新的研究中,麻省理工学院的研究人员开发出了一种玻璃状、类似琥珀的聚合物,可以在室温下长期储存DNA,同时保护分子不受热量或者水分的破坏。并且他们还证明了,可以在不对这种聚合物造成损坏的情况下,相对容易地从聚合物中取出DNA。
早在2021年,研究团队已经开发出了一种将DNA储存在二氧化硅颗粒中的方法。但这种存储系统有个明显的缺点:将DNA成功嵌入二氧化硅颗粒需要花上几天的时间。此外,从颗粒中移除DNA还要用到氢氟酸,这对处理DNA的人员来说很危险。为了找到替代存储材料,他们将目光转向了一种被称为可降解热固物的聚合物。这种聚合物在加热时会形成固体,而且还包含可切割的、容易断裂的链,使得这种聚合物能以一种可控的方式降解。
研究人员设计了一种封装储存DNA的新方法。这样,DNA就形成了球形复合物,带电的DNA位于中心,疏水基团形成与苯乙烯相互作用的外层。加热后,这种溶液会变成玻璃状的固体块,其中嵌着DNA的复合物。目前这样的嵌入过程需要几个小时,但随着进一步优化,这个时间可能会缩短。而想要取出DNA,研究人员首先会加入能将材料分解呈更小碎片的半胱胺。
接着,再加入一种名为SDS的清洁剂,就能在不损坏的情况下将DNA从聚苯乙烯中分离出来。我们知道,DNA不仅能保存生物的遗传信息,它本身作为一种非常稳定的分子,还非常适合存储大量信息,甚至包括数据。事实上,同样的信息其实也可以通过四种核苷酸编码到DNA中,这是一种高密度的存储数字信息的方法。理论上来说,一个装满DNA的咖啡杯,就可以存储全世界的数据。这种分子还非常稳定,合成和排序也相对容易。
研究团队用霸王龙的“谐音”将他们的方法命名为“T-REX”(Thermoset-REinforced Xeropreservation,热固强化干燥保存)。
研究团队尝试用DNA编码了《侏罗纪公园》的主题音乐,以及著名的《解放奴隶宣言》。这项研究表明,利用这种聚合物可以封装不同长度的DNA,从用几十个核苷酸编码的信息到整个人类基因组(超过50000碱基对)都可以。更重要的是,这些DNA在取出后接受了测序,没有出现任何错误。这正是数字数据存储系统的一个必不可少的重要特征。可以说,这种新的保存方法或许有望成为一种可能推动DNA存储数字信息的技术。