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<题目>阅读下面的材料,回答问题。
材料一
让敦煌壁画再“活”两万年
胡春艳 赵晖
①科幻大片《侏罗纪公园》讲述了这样一个故事:科学家找到一块有史前蚊子的琥珀,从蚊子血中提取了恐龙的 DNA 片段,从而让已灭绝 6 000 多万年的恐龙复活了。
②这故事听起来就像天方夜谭,但 2022 年天津大学的一项有关 DNA 存储的研究成果让人们离想象又近了一些。他们将 10 幅敦煌壁画的数字图像存入 DNA 中,通过加速老化等实验,发现这些壁画信息在实验室常温下可保存千年,在 9.4${\hspace{0pt}}^{\circ }C$下可保存两万年。
③DNA 竟然可以存储壁画?其实,这并不奇怪。自有生命以来,大自然一直用 DNA 来存储信息。纷繁复杂的人类基因组信息,就是记录在比细胞还小得多的 DNA 上,一代代遗传下来的。通过一根头发附带的 DNA 信息,就能复原生命体的所有遗传信息。DNA 存储了亿万年来无数生物的遗传信息,可谓大自然中最好的存储器。如果能把海量的信息“写”到小小的 DNA 上存储起来,岂不便利?
④壁画“变身”DNA,需要打破无机与有机的界限,如何才能实现这种“跨界”存储呢?这要从 DNA 存储的两个步骤——信息写入和信息读取说起。
⑤先说信息写入。DNA 含有 A、T、C、G 四种碱基,如果用数字中的 0、1、2、3 分别代表一种碱基,就能形成一个四进制碱基序列,然后通过编码转化,实现碱基四进制和计算机二进制的“对话”。据此,将敦煌壁画的数字图像转换成二进制的比特串,然后通过编码将其转化为四进制的碱基序列,再通过 DNA 合成技术将碱基序列写入 DNA,壁画的数字图像就“变”为 DNA 了。
⑥再说信息读取。正常情况下,可先利用技术手段将 DNA 存储的壁画数据拷贝出来,然后通过专业测序仪器测得其碱基序列,再通过解码将其转换为二进制数据,从而实现信息读取。
⑦然而,存储了壁画信息的 DNA 跟天然的 DNA 一样,长期存放会产生断裂和降解等问题。如何从严重断裂和降解的 DNA 样本中读取信息,恢复原始的敦煌壁画图像呢?
⑧天津大学团队创新设计了一种序列重建算法来解决这一问题。他们制备了一个 DNA 水溶液样本,放在 70${\hspace{0pt}}^{\circ }C$的温度下加速其断裂、降解长达十周,这类似于 DNA 在自然环境下千年万年的降解情形,在此过程中 80%以上的 DNA 片段都发生了断裂错误。然后,团队根据设计的序列重建算法让 96.4%以上的片段重新被准确组装和解码。最后,通过一种编码方式解决了少量片段丢失的问题,最终让原始的敦煌壁画图像完美恢复。
(有改动)
材料二
①随着大数据时代的到来,人们一直在寻找更海量、更稳定、更安全的数据存储方式,而 DNA 存储恰能满足这些需求。
②DNA 存储的最大优势是存储密度大。在硬盘上存储一个字节要占 200 纳米的空间,在 DNA 上则只需 0.2~0.3 纳米。如今,各大网站存储数据需要多个面积数倍于标准足球场的数据中心,而用 DNA 存储可能只需一个汽车后备厢就够了。
③DNA 存储的另一优势是具有持久性。用传统存储方式,一般 10 年左右数据就会开始失去完整性,而 DNA 存储的数据寿命则要长得多,在适当条件下可达数千年、上万年甚至几十万年。
④但 DNA 存储目前还无法取代硬盘等常规存储载体。DNA 读取速度慢,写入速度更慢。用磁盘写入 200MB数据用时不到 1 秒,用 DNA 则约需 3 周。此外,DNA 写入和读取信息目前都耗资巨大。不过有专家表示,放眼未来,DNA 存储方式应用前景广阔。
(节选自《DNA 存储打开想象空间》,有改动)
6. 下列对材料一和材料二的理解和分析,不正确的一项是(
7. 同学们在梳理材料一的结构时有两种不同意见,你认为哪一种更合理?请简要分析。
A. ①②/③/④⑤⑥⑦⑧
B. ①②③/④⑤/⑥⑦⑧______
8. 材料二说明了 DNA 存储的两个优势,请从材料一中各找一个例子来佐证它们。____________
材料一
让敦煌壁画再“活”两万年
胡春艳 赵晖
①科幻大片《侏罗纪公园》讲述了这样一个故事:科学家找到一块有史前蚊子的琥珀,从蚊子血中提取了恐龙的 DNA 片段,从而让已灭绝 6 000 多万年的恐龙复活了。
②这故事听起来就像天方夜谭,但 2022 年天津大学的一项有关 DNA 存储的研究成果让人们离想象又近了一些。他们将 10 幅敦煌壁画的数字图像存入 DNA 中,通过加速老化等实验,发现这些壁画信息在实验室常温下可保存千年,在 9.4${\hspace{0pt}}^{\circ }C$下可保存两万年。
③DNA 竟然可以存储壁画?其实,这并不奇怪。自有生命以来,大自然一直用 DNA 来存储信息。纷繁复杂的人类基因组信息,就是记录在比细胞还小得多的 DNA 上,一代代遗传下来的。通过一根头发附带的 DNA 信息,就能复原生命体的所有遗传信息。DNA 存储了亿万年来无数生物的遗传信息,可谓大自然中最好的存储器。如果能把海量的信息“写”到小小的 DNA 上存储起来,岂不便利?
④壁画“变身”DNA,需要打破无机与有机的界限,如何才能实现这种“跨界”存储呢?这要从 DNA 存储的两个步骤——信息写入和信息读取说起。
⑤先说信息写入。DNA 含有 A、T、C、G 四种碱基,如果用数字中的 0、1、2、3 分别代表一种碱基,就能形成一个四进制碱基序列,然后通过编码转化,实现碱基四进制和计算机二进制的“对话”。据此,将敦煌壁画的数字图像转换成二进制的比特串,然后通过编码将其转化为四进制的碱基序列,再通过 DNA 合成技术将碱基序列写入 DNA,壁画的数字图像就“变”为 DNA 了。
⑥再说信息读取。正常情况下,可先利用技术手段将 DNA 存储的壁画数据拷贝出来,然后通过专业测序仪器测得其碱基序列,再通过解码将其转换为二进制数据,从而实现信息读取。
⑦然而,存储了壁画信息的 DNA 跟天然的 DNA 一样,长期存放会产生断裂和降解等问题。如何从严重断裂和降解的 DNA 样本中读取信息,恢复原始的敦煌壁画图像呢?
⑧天津大学团队创新设计了一种序列重建算法来解决这一问题。他们制备了一个 DNA 水溶液样本,放在 70${\hspace{0pt}}^{\circ }C$的温度下加速其断裂、降解长达十周,这类似于 DNA 在自然环境下千年万年的降解情形,在此过程中 80%以上的 DNA 片段都发生了断裂错误。然后,团队根据设计的序列重建算法让 96.4%以上的片段重新被准确组装和解码。最后,通过一种编码方式解决了少量片段丢失的问题,最终让原始的敦煌壁画图像完美恢复。
(有改动)
材料二
①随着大数据时代的到来,人们一直在寻找更海量、更稳定、更安全的数据存储方式,而 DNA 存储恰能满足这些需求。
②DNA 存储的最大优势是存储密度大。在硬盘上存储一个字节要占 200 纳米的空间,在 DNA 上则只需 0.2~0.3 纳米。如今,各大网站存储数据需要多个面积数倍于标准足球场的数据中心,而用 DNA 存储可能只需一个汽车后备厢就够了。
③DNA 存储的另一优势是具有持久性。用传统存储方式,一般 10 年左右数据就会开始失去完整性,而 DNA 存储的数据寿命则要长得多,在适当条件下可达数千年、上万年甚至几十万年。
④但 DNA 存储目前还无法取代硬盘等常规存储载体。DNA 读取速度慢,写入速度更慢。用磁盘写入 200MB数据用时不到 1 秒,用 DNA 则约需 3 周。此外,DNA 写入和读取信息目前都耗资巨大。不过有专家表示,放眼未来,DNA 存储方式应用前景广阔。
(节选自《DNA 存储打开想象空间》,有改动)
6. 下列对材料一和材料二的理解和分析,不正确的一项是(
D
)7. 同学们在梳理材料一的结构时有两种不同意见,你认为哪一种更合理?请简要分析。
A. ①②/③/④⑤⑥⑦⑧
B. ①②③/④⑤/⑥⑦⑧______
A项更合理。因为材料一第①②段用科幻电影引出天津大学的研究成果,进而明确材料一的说明内容——DNA 可用来存储敦煌壁画数字图像;第③段解释 DNA 可作为存储载体的原因;第④~⑧段具体解释敦煌壁画能“变身”DNA 并被成功读取、恢复原样的步骤。A项正体现了这一写作思路。
8. 材料二说明了 DNA 存储的两个优势,请从材料一中各找一个例子来佐证它们。____________
(“存储密度大”示例)材料一说 DNA 比细胞还小得多,却能记录纷繁复杂的人类基因组信息,这说明 DNA 作为存储载体,体积小,容量大,可以证明 DNA 存储密度大的优势。 (“具有持久性”示例)材料一说大自然中的DNA 能存储亿万年来的生物遗传信息,这表明 DNA 存储具有持久性的优势。
答案:
6. D 7. A项更合理。因为材料一第①②段用科幻电影引出天津大学的研究成果,进而明确材料一的说明内容——DNA 可用来存储敦煌壁画数字图像;第③段解释 DNA 可作为存储载体的原因;第④~⑧段具体解释敦煌壁画能“变身”DNA 并被成功读取、恢复原样的步骤。A项正体现了这一写作思路。 8. (“存储密度大”示例)材料一说 DNA 比细胞还小得多,却能记录纷繁复杂的人类基因组信息,这说明 DNA 作为存储载体,体积小,容量大,可以证明 DNA 存储密度大的优势。 (“具有持久性”示例)材料一说大自然中的DNA 能存储亿万年来的生物遗传信息,这表明 DNA 存储具有持久性的优势。
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