周谷成 范艳艳 肖义军

（福建师范大学生命科学学院 福建福州 350108）

生命的信息存在于DNA 分子之中，构成DNA的4 种碱基的不同排列方式，存储了地球上所有生命的信息，因此DNA 分子是一种容量巨大的信息存储工具。 随着现代社会数字化信息的不断积累，数据的存储需求越来越高，有研究表明到2020年，包含在全球计算机及历史档案、电影、照片、企业系统和移动设备中的数据量将达到44 万亿G。 现在使用的磁介质（磁带、磁盘、硬盘等）和光介质（CD、DVD 等）在存储量上将很难达到要求。为了满足人们未来对数据存储的需求，寻找具有更好存储性能的新材料、 新技术成为一个重要的问题。 DNA 存储技术有望成为可用于某些特定领域的新型信息存储技术。

1 DNA 存储技术的原理

DNA 存储技术是指用人工合成的脱氧核苷酸链对文档、 图片和音频等信息进行存储并能完整读取的技术。DNA 是由4 种碱基——腺嘌呤（A）和胸腺嘧啶（T）、鸟嘌呤（G）和胞嘧啶（C）按照碱基互补配对的特定顺序排列构成的双链分子，作为遗传信息，指导生物体生长发育。DNA 存储技术就是在这4 个碱基“字母”的基础上，开发区别于生物体的“语言”代码。 储存数据时先将数据编码成二进制的数字串，然后用脱氧核苷酸中的碱基A、T、C、G 编码二进制相对应的数字，这样数据就能以脱氧核苷酸链的形式完成目标DNA 分子的构建（图1），再通过人工合成相应的DNA 分子，数据即被储存在DNA 分子中。 实际应用时并非将所有数据储存在一个长分子的DNA 中，而是分成多个携带一些索引细节的片段，这样既能明确各数据在整体序列中的位置，又可以降低因片段遭损毁导致全部数据丢失的可能性。……