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    深圳科學家開創“陰陽”編解碼系統 解決DNA信息存儲難題

    http://www.gd.chinanews.com    2022年04月26日 23:42     來源:中新網廣東
    科學家成功完成100萬年前猛犸象DNA測序 作者 華大研究院 供圖
    科學家成功完成100萬年前猛犸象DNA測序 作者 華大研究院 供圖

      中新網廣東新聞4月26日電 (鄭小紅 董宇桐)深圳華大生命科學研究院(簡稱:華大研究院)、深圳國家基因庫等研究團隊結合DNA雙鏈模型,開創一套名為“陰陽”的比特—堿基編解碼系統,論文25日發表于《自然》(Nature)子刊《自然—計算科學》。

      該研究成果用以解決當前DNA信息存儲領域的技術難題,驗證了比特—堿基編解碼系統在信息密度、技術兼容性、數據恢復穩定性等多方面的優勢。

      研究院團隊將中華陰陽哲理應用到DNA編解碼系統當中,以兩套不同的規則,分別對兩條二進制信息進行“一對一”編譯轉換,再取兩者統一交集的部分為最終解,實現將兩條獨立的信息組合統一為一串DNA序列。

      目前常用的DNA保存方法分為體內和體外兩種模式,為全方位驗證“陰陽”系統的信息恢復穩定性,研究團隊通過體外DNA干粉和細胞體內大片段兩種存儲環境進行測試,皆實現了原始存儲數據的完整恢復。

    “陰陽”編解碼規則示意圖 作者 華大研究院 供圖
    “陰陽”編解碼規則示意圖 作者 華大研究院 供圖

      體外模式,研究團隊采用不同濃度的原始DNA文庫溶液進行了共200多組測試。結果證明,“陰陽”編碼采用的線性數據恢復模式在每種DNA分子的平均拷貝數僅有100時,仍然能恢復最高88%的原始數據。而DNA噴泉碼使用的編碼方式使得每個數據包間存在一定的拓撲關聯,在同樣條件下,平均恢復率僅有1.3%。

      研究還將信息存在酵母活細胞的體內,酵母菌株經過1000代以上傳代之后,信息仍可被恢復。這意味著利用活體細胞作為DNA存儲的載體,上千年后原始信息或仍能被解讀,這樣的存儲方式可得到接近于天然DNA分子存儲理論極限的物理信息密度。(完)



    [編輯:方偉彬]

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