一支来自美国密苏里大学的跨学科团队最近提出了一种全新的生物存储方案，说是要把DNA分子“改造成”一种可重写的数字硬盘，用来存各种数字文件。虽然离真正商用还有好多年，但这项研究被认为是DNA数据存储领域迈出的重要一步。

论文共同作者、研究员顾立群（Li-Qun Gu）表示，DNA本身是一种特别紧凑又超级稳定的信息载体——天然DNA链里就存着地球上所有生命的遗传信息。他们想做的，就是把这个天然系统重新设计成能被计算机用的通用存储介质。为此，他们搞出了一种叫“移码编码”（frameshift encoding）的写入方法，灵感来自病毒里常见的核糖体移码机制：一条mRNA链通过切换阅读框，就能在同样一段序列里编码出多种蛋白质，相当于在有限空间里“挤”出更多数据。

研究团队觉得，这个原理也能用在数字信息写入上——只要精细设计DNA碱基序列，就能把0和1编进分子结构里，实现快速、便宜又高度并行的数据写入。相关技术细节已经发表在期刊《PNAS Nexus》上。作者在论文里提到，这种受核糖体移码启发的编码策略，未来可能支撑起一套可扩展的分子级数据写入系统，但要真正工程化、商业化，还得克服大量生物化学和系统工程上的难题。

在读取方面，研究人员开发了一个小型电子装置，配合分子检测器使用：当合成好的DNA链穿过检测器时，它引起的微弱电荷变化会被捕捉下来，再转译成二进制序列，最终还原成原始数字文件。顾立群说，跟以前的DNA存储方案比，这个新方法在速度、操作简便性和环保性上更有优势。不过目前设备还是太大，要想做到像U盘那样便携，还得继续做小型化和集成化。

说到潜在用途，团队画了个挺有想象力的蓝图：DNA存储将来或许能用来保存从个人回忆、重要文档到科研数据和企业档案等各种信息，而且不需要依赖传统网络基础设施，某种程度上还能避开现在数字系统常遇到的网络攻击和安全风险。“你可以把它想象成一个超级安全的数字保险箱。”顾立群说。

从物理角度看，DNA的双螺旋是微观尺度上的三维结构，这种分子架构让它理论上的存储密度远超二维的半导体芯片或传统磁盘。再加上它是离线、分子级别的存储方式，有些研究者认为它对某些网络攻击天然就有“隔离”效果。不过，怎么在超高密度、长期保存和快速随机读写之间找到工程上的平衡，依然是这个领域的核心挑战之一。

其实全球范围内，用DNA存信息的研究已经做了很多年，重点包括提升设备实用性、降低合成和测序成本，以及加快编码解码速度等。之前就有团队提出过“DNA盒带”的概念来存海量音频，也有人用人工智能大幅提升DNA数据的检索效率。而这次密苏里大学团队提出的可重写DNA“硬盘”，就是在这一研究脉络上，试着用新的编码方式和读写架构，再往前推一步。