ＤＮＡ的奇妙用途

許財翼

最近幾十年里，遺傳學給人們的生產、生活帶來了許多革命性的進步，給農業、刑偵、司法、醫學等領域也提供了巨大的幫助。那么DNA到底有哪些奇妙用途呢？今天我們一起來了解一下。

用途 1 識破偽裝，復活古人

我們都知道人類的頭發、瞳孔、皮膚的顏色，以及面部長相都由基因控制，因此只要知道一個人的DNA，就能知道他長什么樣。

首先，這對警察破案非常有幫助。美國有一名慣犯，綽號“爬山虎”，他經常蒙面在深夜潛入居民家中作案。警察追捕他很多年一直苦無線索。由于沒有掌握他的任何面部信息，因此也無法張貼通緝告示。不過，最近科學家從案發現場提取到了“爬山虎”的DNA，并試圖從DNA著手勾勒出他的長相，然后將之捉拿歸案。雖然目前這項技術還處于初始階段，繪制不出高分辨率的人臉圖像，但它可以幫助我們確定罪犯的某些重要特征，并且還能規避掉人為因素的誤差。比如有些目擊者在錄口供時，會因個人喜好對嫌犯進行描述時添枝加葉;有些受害人因突遭“侵犯”而恐懼，可能會遺忘某些重要細節。在新技術的幫助下，這些弊端都能規避。

其次，這種面部分析技術也可以應用于考古學。英國歷史上有一位理查德三世國王，在位時間很短，沒有遺留任何畫像，后世對他的描繪是黑色頭發，青灰色眼睛。而近期考古學家發現了他的遺骸，并對其DNA進行分析后發現，他的眼睛有96%的概率為藍色，頭發有77%的概率為金色。

同樣借助這項技術，科學家能勾勒出兩萬多年前尼安德特人的外貌特征，他們很可能長著紅色的頭發和白皙的皮膚。通過DNA技術，科學家還可以復活猛犸象、渡渡鳥及其他滅絕物種。只要從遺骸中能提取到它們的DNA，就可以借助近親物種孕育來復活它們，比如在大象體內孕育猛犸象幼仔。理論上，科學家認為復活一個紅頭發的尼安德特人也是可以實現的。當然，復活恐龍是不可能了，因為恐龍在6500萬年前就滅絕了，它們的DNA早已在漫長的歷史中降解為碎片了。

用途 2 鑒別食物與名畫真偽

雞鴨牛羊肉很好分辨，可是魚的種類那么多，市面上的價格差別也很大，如果以次充好，我們是很難分辨出來的。那該怎么辦呢？

DNA代碼分析就能幫我們識破真相。只要從魚肉中提取DNA并測序，科學家就能立刻分辨出魚的種類。未來隨著科技進步，檢測工具將被簡化成一種手持設備，如DNA識別器。屆時，就連小學生也能用這種設備來分辨魚的種類，檢驗飯店是否以次充好。我們買東西時，也可以用這種設備來檢驗是否買到了貨真價實的商品。

除了鑒別食物的真偽，DNA代碼分析還可以用于鑒別藝術品的真偽。全球藝術品市場每年的交易額高達數十億美元，但專家估算其中40%的藝術品都是仿冒品。雖然有專業鑒定機構鑒別真偽，但如果偽造者技藝精湛，仿冒品極有可能蒙混過關。

為此，科學家建議在藝術品上附一個小小的塑料標記，標記里含有特定的DNA代碼。當然這個DNA代碼一定不能是藝術家自己的。因為偽造者完全可以從衣服、頭發甚至垃圾里獲取到藝術家的DNA。所以，這個特定代碼必須是來自其他某種物質的DNA片段。將來鑒別真偽時，只需從塑料標記中提取DNA，然后對照數據庫里的信息，如果兩者吻合，就表明這件藝術品是正品。

用途 3 紡織黃金，防范病毒

目前在發達國家，DNA已成為一種時尚的藝術媒介。DNA是一串長長的雙螺旋結構，由四種核苷酸構成。這四種核苷酸排列有序，可分別用A、C、G和T代表。為此有的科學家編寫了電腦程序，把A、C、G、T的有序排列翻譯成哆、來、咪、發的音符排列。

有的藝術家還利用基因技術創作藝術作品，比如熒光海岸繪畫。藝術家在染料里面摻入了一種轉基因細菌，它們可以在一定條件下發光。因此，當這些細菌發光時，整幅繪畫就會閃閃發亮，像真正的熒光海岸一樣。

美國和日本科學家研發培育了轉基因桑蠶。這種蠶吐的蠶絲具有多重特性，它不光有蠶絲的柔軟，還兼具蜘蛛絲的堅韌和延展性，以及水母的熒光特性。傳說在一部古老的法國童話故事里，女孩借助精靈的力量，把稻草像紡紗一樣紡成了黃金。如今看來未來科學家們通過轉基因桑蠶，把蠶絲紡成黃金也不是不可能的。

另外，他們還計劃把網絡上的知識，如流行于全球的維基百科上的文章用DNA編碼做成一串特殊的“基因”，然后利用轉基因技術把這串“基因”植入真實的蘋果基因組里，這樣就能制造出真實的智慧蘋果，如同《圣經》中所描述的伊甸園里智慧樹上的果子一樣。

DNA雙螺旋結構的匹配與排列非常精確，比如A與T總是緊挨著。根據這個

特性，科學家又研發了一項新技術。他們設計了一種DNA片段，把雙螺旋結構中的同類片段識別出來，然后將所有同類片段以更復雜的方式結合。這就好比我們平時玩的折紙藝術，它們結合后就形成了一個新的DNA“折紙”形狀。

目前利用這項技術，科學家們獲得了一些初步成果，如制作出分子級別的星星和笑臉符號等圖像。

在醫療領域，它的用途更廣。把DNA“折紙”裝入特制的“盒子”，使其攜帶藥物進入人體，就可直接把藥物輸送到目標細胞。如果把腫瘤細胞設為目標，那么這個“盒子”只有遇到腫瘤細胞時，才會打開并釋放藥物。這種治療很有針對性，而且基本沒有副作用。同時，這個“盒子”也可以作為“囚籠”，把病毒細胞囚禁其中，然后利用DNA“折紙”破壞它的結構，無聲無息地消滅它。

用途 4 儲存能力強，計算能力高

迄今為止，DNA是最古老的儲存介質。科學家們正在研究這種介質的特性，并將其應用于信息技術。現有技術是用0和1對信息編碼，使之成為計算機能識別的語言。同理，科學家如果用A、C、G、T對信息編碼，就會形成一種獨特的“語言”，這就是DNA語言，然后用DNA識別器來讀取數據，把DNA語言變成我們能看懂的信息。

靠這種編碼方式，就能充分發揮DNA儲存信息的潛力。首先，它的容量大得驚人。1張CD的容量大約是700MB，100萬張CD大約是700TB（1TB=1024GB，1GB=1024MB）。如果以DNA為儲存介質，那么1克DNA就能儲存100萬張CD的數據，而且科學家估算1克DNA的實際儲存量要超過這個數。

目前全世界所有電腦硬盤儲存的信息，如果以DNA編碼的話，只需手掌大小的DNA就能完全容下。

法國特藝集團是全球最大的電影公司之一，也是娛樂行業的龍頭企業。如今它正在嘗試用DNA編碼儲存經典的老電影——《月球之旅》。

其次，用DNA儲存后還可以復制。借助酶的特性，可以迅速復制DNA數據，而且這種復制幾乎沒有任何限制。美國哈佛大學的一位科學家曾把自己的一本著作用DNA進行了編碼，然后在試管里輕松復制了700億份。這本書由此成為歷史上復制數量最多的書籍，創造了世界紀錄。

最重要的是，DNA儲存信息的時效很長。在10℃左右的溫度下，DNA儲存信息的時間可以長達兩千多年。

除了儲存信息，科學家還在構想用DNA建造生物計算機。這種計算機沒有屏幕和鍵盤，就是一些化學物質，但不耽誤它的計算能力，其功能與普通電腦是一樣的。而且DNA計算機特別擅長并行處理，比如預報天氣。它可以從地球很多觀測點收集溫度、氣壓、濕度數據，并經過時刻不停地計算，精準預報出天氣的變化趨勢。

另外，在醫學上，DNA計算機還有一大優勢。它能進入細胞內部，進行信息記錄等操作。如果與DNA“折紙盒子”相結合，那么它將不僅是一部DNA計算機，還是一個與疾病斗爭的“安全衛士”。