《侏罗纪公园》剧情成真：麻省理工学院创造出用于储存 DNA 的合成琥珀

《侏罗纪公园》剧情成真：麻省理工学院创造出用于储存 DNA 的合成琥珀 DNA 保存技术的进步在电影《侏罗纪公园》中，科学家提取了在琥珀中保存了数百万年的 DNA，并用它创造了早已灭绝的恐龙种群。麻省理工学院的研究人员部分受这部电影的启发，开发出一种玻璃状、类似琥珀的聚合物，可用于长期存储 DNA，无论是整个人类基因组还是照片等数字文件。目前大多数储存 DNA 的方法都需要冷冻温度，因此需要消耗大量能源，在世界上许多地方都不可行。相比之下，新型琥珀状聚合物可以在室温下储存 DNA，同时保护分子不受热量或水的破坏。研究人员证明，他们可以用这种聚合物存储编码《侏罗纪公园》主题音乐的 DNA 序列以及整个人类基因组。他们还证明，DNA 可以很容易地从聚合物中取出，而不会对其造成损坏。简化 DNA 保存技术前麻省理工学院博士后詹姆斯-巴纳尔（James Banal）说："冷冻 DNA 是保存 DNA 的首要方法，但这种方法非常昂贵，而且无法扩展。我认为，我们的新保存方法将成为一种可能推动未来在 DNA 上存储数字信息的技术"。巴纳尔和麻省理工学院A. Thomas Geurtin化学教授杰里迈亚-约翰逊（Jeremiah Johnson）是这项研究的资深作者，他们的研究成果于6月12日发表在《美国化学学会学报》（Journal of the American Chemical Society）上。麻省理工学院前博士后 Elizabeth Prince 和麻省理工学院博士后 Ho Fung Cheng 是论文的主要作者。麻省理工学院的研究人员设计出了一种将 DNA 封装到一种名为交联聚苯乙烯的热固性聚合物中的方法。DNA 被嵌入聚合物后，可以通过用半胱胺处理聚合物再次释放出来。图片来源：研究人员提供探索新的 DNA 编码方法DNA 是一种非常稳定的分子，非常适合存储海量信息，包括数字数据。数字存储系统将文本、照片和其他类型的信息编码为一系列 0 和 1。同样的信息可以通过构成遗传密码的四种核苷酸编码到 DNA 中：例如，G 和 C 可用来表示 0，而 A 和 T 则表示 1。DNA 提供了一种高密度存储数字信息的方法：从理论上讲，一个装满 DNA 的咖啡杯就可以储存全世界的数据。DNA 还非常稳定，合成和排序也相对容易。2021 年，巴纳尔和他的博士后导师、麻省理工学院生物工程教授马克-巴特（Mark Bathe）开发出一种将 DNA 储存在二氧化硅颗粒中的方法，这些颗粒可以贴上标签，显示颗粒中的内容。这项工作促成了名为"Cache DNA"的衍生公司的诞生。这种储存系统的一个缺点是，将 DNA 嵌入二氧化硅颗粒需要几天的时间。此外，从颗粒中移除 DNA 需要氢氟酸，而氢氟酸会对处理 DNA 的工人造成危害。用于 DNA 存储的创新聚合物设计为了找到替代存储材料，巴纳尔开始与约翰逊及其实验室成员合作。他们的想法是使用一种被称为可降解热固性的聚合物，这种聚合物在加热时会形成固体。这种材料还包括易于断裂的可裂解链节，使聚合物能够以可控的方式降解。约翰逊说："有了这些可解构热固性塑料，根据我们在其中加入的可裂解键，我们可以选择如何降解它们。"在这个项目中，研究人员决定用苯乙烯和一种交联剂来制造热固性聚合物，它们共同形成了一种琥珀色的热固性聚合物交联聚苯乙烯。这种热固性聚合物还具有很强的疏水性，因此可以防止水分进入并破坏 DNA。为了使这种热固性物质可以降解，苯乙烯单体和交联剂与称为亚硫酰内酯的单体共聚。通过使用一种名为半胱胺的分子对其进行处理，可以切断这些连接。T-REX 方法：DNA 储存的新方法由于苯乙烯非常疏水，研究人员必须想出一种方法来诱导 DNA（一种亲水性、带负电荷的分子）进入苯乙烯。为此，他们找到了三种单体的组合，并将其转化为聚合物，通过帮助 DNA 与苯乙烯相互作用来溶解 DNA。每种单体都有不同的特性，它们通力合作，使 DNA 离开水进入苯乙烯。在那里，DNA 形成球形复合物，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，其中嵌入 DNA 复合物。研究人员将他们的方法命名为 T-REX（热固性强化湿保存）。研究人员说，将DNA嵌入聚合物网络的过程需要几个小时，但随着进一步优化，这个时间可能会缩短。为了释放 DNA，研究人员首先加入半胱胺，半胱胺会裂解将聚苯乙烯热固性材料连接在一起的键，将其分解成小块。然后，再加入一种名为 SDS 的洗涤剂，这样就能在不损坏聚苯乙烯的情况下将 DNA 从聚苯乙烯中分离出来。DNA 存储技术的未来研究人员利用这些聚合物证明，他们可以封装不同长度的 DNA，从几十个核苷酸到整个人类基因组（超过 50000 个碱基对）。除了《侏罗纪公园》的主题音乐外，他们还能存储编码《解放奴隶宣言》和麻省理工学院徽标的 DNA。在对 DNA 进行存储和移除之后，研究人员对其进行了测序，发现没有引入任何错误，这是任何数字数据存储系统的关键特征。研究人员还发现，这种热固性聚合物可以在高达 75摄氏度（167华氏度）的温度下保护 DNA。目前，他们正在研究如何简化聚合物的制作过程，并将其制成胶囊，以便长期储存。对个性化医疗和未来研究的影响Cache DNA 是由 Banal 和 Bathe 创办的一家公司，Johnson 是该公司科学顾问委员会的成员。他们设想的最早应用是存储用于个性化医疗的基因组，他们还预计，随着未来更好技术的开发，这些存储的基因组可能会被进一步分析。"我们的想法是，为什么不永远保存生命的主记录呢？巴纳尔说。"10年或20年后，当科技的进步远远超出我们今天的想象时，我们可以了解到越来越多的东西。我们对基因组及其与疾病的关系的了解还处于起步阶段。"编译来源：ScitechDaily ... PC版： 手机版：

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MIT麻省理工学院关于深度学习方法的入门课程 || #机器学习 麻省理工学院深度学习方法入门课程，可应用于计算机视觉、自然语言处理、生物学等领域！ 学生将获得深度学习算法的基础知识，并获得在 TensorFlow 中构建神经网络的实践经验。 先修课程需要微积分（即求导数）和线性代数（即矩阵乘法），有 Python 经验者将有所帮助，但并非必要。

法国初创公司 Biomemory 声称推出全球首款 DNA 存储卡，可存储 1KB 数据，售价高达 1000 欧元（当前约 78

法国初创公司 Biomemory 声称推出全球首款 DNA 存储卡，可存储 1KB 数据，售价高达 1000 欧元（当前约 7840 元人民币）。这个数据存储价格可谓高到令人发指，Biomemory 却坚称其 DNA 存储技术拥有令人信服的优势。 Biomemory 宣称，他们的 DNA 存储卡“DNA Cards”可保存至少 150 年，远超任何人的寿命。DNA 存储卡听起来的确炫酷，但 Biomemory 显然也明白，花 1000 欧元只存 1KB 数据，对大多数人来说并不现实。 事实上，Biomemory 的野心远不止于个人存储。他们还计划在 2026 年推出“Biomemory Prime”数据中心存储解决方案，可存储 100PB 数据。然而，考虑到现有技术读写数据需要数天时间，2026 年似乎有些过于乐观。业内普遍认为，玻璃或陶瓷存储技术将率先在数据中心普及，DNA 技术还需要进一步发展。 值得一提的是，Biomemory 并非首个涉足 DNA 存储的公司。2019 年，微软和华盛顿大学的研究人员就推进了 DNA 存储技术的发展。2023 年底，中国科学家也成功研制了可编程 DNA 计算机。 DNA 由 ATGC 四种分子组成，天生具备超越二进制（1-0）计算机的潜力。虽然 Biomemory 的 DNA 存储技术在存储密度方面显然利用了 DNA 的微观特性，然而他们的“DNA Encode”编码方式似乎并不高效。在 Biomemory 网站的测试页面，用户最多只能输入 1024 个字符，编码后的 DNA 序列仍然是 40 个字符。相比之下，直接转换成二进制代码也需要 40 个字符。 尽管功能性 DNA 存储很酷，但似乎仍有很长一段路要走，才能使其成为数据中心其他解决方案的可行替代方案。 via 匿名 标签: #DNA 频道: @GodlyNews1 投稿: @GodlyNewsBot

1KB 空间 1000 欧元，首款 DNA 存储卡上市

1KB 空间 1000 欧元，首款 DNA 存储卡上市 法国初创公司 Biomemory 近日宣布推出全球首款 DNA 存储卡，根据介绍，这款存储介质最高可存储 1KB 数据，售价达到了惊人的 1000 欧元（约 7840 元人民币）。| 根据 Biomemory 的介绍：这款全新的存储设备相较于现有的存储介质而言，最大的优势在于其最高 150 年的数据保存时间。Biomemory 还计划于 2026 年推出「Biomemory Prime」 DNA 数据存储中心，该数据中心将能承载 100 PB 的数据量。

第一个DNA数据存储规范发布 迈向商业化的第一步

第一个DNA数据存储规范发布 迈向商业化的第一步 DNA 数据存储使用称为寡核苷酸 (oligos) 的短脱氧核糖核酸 (DNA) 串，它们通常混合在一起，没有特定的物理排序方案。 这种存储介质缺乏专用控制器和组织手段来了解一个介质子组件与另一个介质子组件的接近程度。 DNA 存储与磁带、HDD 和 SSD 等传统介质有很大不同，后者具有固定的结构和控制器，可以从结构化介质读取和写入数据。 DNA 缺乏物理结构，需要采用独特的方法来启动数据检索，这带来了其标准化方面的特殊性。为了解决这个问题，SNIA DNA Archive Rosetta Stone (DARS) 工作组（DNA 数据存储联盟的一部分）制定了两个规范：“零区”和“一区”，以促进启动 DNA 档案的过程。零扇区作为起点，为档案阅读器提供所需的最少详细信息，以识别负责合成 DNA 的实体（例如 Dell、Microsoft、Twist Bioscience）以及用于编码第一扇区的 CODEC（例如 Super Codec、Hyper 编解码器，Jimbob 的编解码器）。 零扇区由 70 个碱基组成：前 35 个碱基标识供应商，后 35 个碱基标识编解码器。 扇区零中的信息使得能够访问和解码存储在扇区一中的数据。 SZ 中存储的数据量很小，适合单个寡核苷酸。第一扇区对此进行了扩展，包括内容描述、文件表以及将数据传输到定序器所需的参数。 该规范确保档案的主体是可访问和可读的，为数据检索铺平了道路。 第一区正好包含 150 个碱基，并将跨越多个寡核苷酸。DNA 数据存储联盟董事会的 Dave Landsman 表示：“DNA 数据存储联盟的一个主要目标是制定和发布规范和标准，以促进可互操作的 DNA 数据存储生态系统的发展。随着联盟第一个规范的发布，我们在实现这一目标方面迈出了重要的一步。零区和一区现已公开，允许该领域的公司采用和实施。”DNA 数据存储联盟由 Catalog Technologies, Inc.、Quantum Corporation、Twist Bioscience Corporation 和 Western Digital 领导（尽管我们不确定 Western Digital 的 NAND 还是 HDD 部门负责制定该规范）。 同时，包括微软在内的众多行业巨头也支持DNA数据存储联盟。 ... PC版： 手机版：

MIT研究人员解释说话和吸气不能同时进行的原因

MIT研究人员解释说话和吸气不能同时进行的原因 “当你需要吸气时，你必须停止发声。我们发现控制发声的神经元接收到来自呼吸节奏发生器的直接抑制输入，”麻省理工学院脑与认知科学教授、麻省理工学院麦戈文脑研究所成员、该研究的资深作者Fan Wang说。杜克大学研究生、麻省理工学院访问学者Jaehong Park是这项研究的主要作者，该研究发表在今天的《Science》杂志上。该论文的其他作者包括麻省理工学院的技术助理Seonmi Choi和Andrew Harrahill，前麻省理工学院的研究科学家Jun Takatoh，以及杜克大学的研究人员Shengli Zhao和Bao-Xia Han。发声控制声带位于喉部，是两条肌肉带，可以打开和关闭。当它们大部分闭合或内收时，从肺部呼出的空气通过声带时会产生声音。麻省理工学院的研究小组开始研究大脑是如何控制这种发声过程的，他们使用了一个小鼠模型。小鼠通过一种独特的口哨机制，通过几乎闭合的声带之间的一个小洞呼出空气，从而发出超声波(USVs)的声音。“我们想了解控制声带内收的神经元是什么，然后这些神经元是如何与呼吸回路相互作用的?”Wang说。为了弄清楚这一点，研究人员使用了一种技术，可以让他们绘制神经元之间的突触连接。他们知道声带内收是由喉部运动神经元控制的，所以他们开始往回追溯，寻找支配这些运动神经元的神经元。这表明，输入的一个主要来源是后脑区域的一组运动前神经元，称为后歧义核(RAm)。先前的研究表明，这个区域与发声有关，但不知道RAm的哪一部分是必需的，也不知道它是如何发声的。研究人员发现，这些突触跟踪标记的RAm神经元在USVs期间被强烈激活。这一观察结果促使研究小组使用一种活动依赖方法来瞄准这些发声特异性RAm神经元，称为RAmVOC。他们使用化学遗传学和光遗传学来探索如果他们沉默或刺激他们的活动会发生什么。当研究人员阻断RAmVOC神经元时，小鼠不再能够产生USVs或任何其他类型的发声。他们的声带没有闭合，腹部肌肉也没有收缩，就像他们通常在呼气发声时所做的那样。相反，当RAmVOC神经元被激活时，声带关闭，小鼠呼气，并产生USVs。然而，如果刺激持续两秒或更长时间，这些USVs就会被吸入打断，这表明这个过程是由大脑中调节呼吸的同一部分控制的。“呼吸是生存的需要，”Wang说。“尽管这些神经元足以引起发声，但它们是在呼吸的控制下，这可以超越我们的光遗传刺激。”节奏的一代额外的突触映射显示，脑干部分称为pre-Bötzinger复合物的神经元作为吸入的节奏发生器，为RAmVOC神经元提供直接的抑制性输入。“pre-Bötzinger复合体自动地、连续地产生吸入节律，该区域的抑制神经元投射到这些发声前运动神经元上，基本上可以关闭它们，”Wang说。这确保了呼吸仍然是语言产生的主导，我们在说话时必须停下来呼吸。研究人员认为，尽管人类的语言产生比小鼠的发声更复杂，但他们在小鼠身上发现的回路在人类的语言产生和呼吸中起着保守的作用。“尽管小鼠和人类发声的确切机制和复杂性确实不同，但基本的发声过程，即发声，需要声带闭合和呼气，在人类和小鼠中是共享的，”Park说。研究人员现在希望研究其他功能，如咳嗽和吞咽食物可能会受到控制呼吸和发声的大脑回路的影响。 ... PC版： 手机版：