在数字化飞速发展的时代，我们产生和需要存储的数据量呈爆炸式增长。传统的存储方式，如硬盘、磁带等，正面临存储容量有限、维护成本高以及存储设备寿命短等诸多限制。自20世纪60年代起，DNA分子因其高存储密度、高稳定性和易复制等特点，逐渐步入大众视野，成为未来存储技术的新希望。“DNA可以用作信息存储介质吗？”作为信息领域的前沿热点，被国际学术期刊《科学》列入125个科学问题之一。2022年，我国“十四五”规划将DNA存储列为与新一代移动通信技术、量子信息、第三代半导体等并列的新兴技术。

揭开DNA存储的神秘面纱

DNA，即脱氧核糖核酸，是生物体内承载遗传信息的大分子。它由腺嘌呤（A）、胸腺嘧啶（T）、鸟嘌呤（G）、胞嘧啶（C）四种核苷酸按特定顺序排列而成，恰似计算机代码中的0和1，共同编织出生命的遗传密码。

DNA存储技术就是巧妙利用了DNA的这一特性，将数字化信息转化为DNA序列进行存储。简单来讲，就是把我们日常使用的二进制数据，比如电脑文件等，依据特定编码规则，转变为由A、T、G、C组成的DNA序列。例如，一段二进制代码通过编码，能够转化为一串DNA序列，再将合成好的DNA置于一定环境中，DNA信息存储便得以实现。

DNA数据存储的历史，可追溯至20世纪60年代中期，美国麻省理工学院教授维纳和苏联物理学家涅曼首次提出“遗传记忆”概念，但受限于当时DNA测序与合成技术，只是一个初步构想。1988年，哈佛大学教授戴维斯第一次设计并合成了一个包含18个核苷酸的DNA片段，并且将其转移至大肠杆菌中，这标志着DNA存储的首次实验实现。受戴维斯启发，全球其他科学研究团队也开始了基于DNA分子的活细胞存储研究。直到2012年，哈佛大学教授丘奇和欧洲生物信息学研究所科学家戈德曼实现了突破性科学进展，通过创新性的编码方式以及先进的生物技术手段，首次将图书内容完整存入DNA之中，充分展示出DNA作为存储介质的巨大潜力。

作为生物的遗传物质， DNA分子具有高密度的特点。理论上来说，1克DNA大约能存储215PB数据，相当于1000万小时左右的高清视频。据报道，1吨DNA分子的存储容量甚至能装得下全球所有数据总量。这为解决海量数据存储问题，开拓了广阔前景与新思路。

同时，DNA具有高度稳定性，在适宜条件下，DNA可保存数千年乃至更久。科学家从远古生物化石中提取DNA并开展研究分析的实例，充分证明了DNA极强的稳定性和长久保存信息的能力。相比硬盘等传统存储介质几年到十几年的使用寿命，DNA存储优势显著。

此外，在推行低碳可持续发展的时代背景下，DNA存储维护的低能耗优势不容小觑。