Геном человека сохранили на «вечном» кристалле памяти на миллиарды лет
Ученые Саутгемптонского университета сохранили полный геном человека в 5D-кристалле памяти. Этот формат хранения данных способен сохранять информацию миллиарды лет. Команда надеется, что этот кристалл послужит образцом для восстановления человечества даже после вымирания через тысячи, миллионы или миллиарды лет.
Технология 5D-кристаллов может быть использована для создания долговременной записи геномов исчезающих и любых других видов растений и животных.
«Вечный» кристалл
Кристалл памяти 5D был разработан в Исследовательском центре оптоэлектроники Саутгемптонского университета.
В отличие от других форматов хранения данных, которые разрушаются со временем, кристаллы 5D-памяти могут хранить до 360 терабайт информации (при максимальном размере) без потерь в течение миллиардов лет даже при высоких температурах. Этот формат является рекордсменом Гиннесса (награжден в 2014 году) как самый долговечный материал для хранения данных.
Кристалл эквивалентен плавленому кварцу, одному из самых химически и термически стойких материалов на Земле. Он способен выдерживать высокие и низкие температуры: замораживание, огонь и температуру до 1000°C. Кристалл выдерживает прямые удары силой до 10 тонн на см2 и не изменяется при длительном воздействии космического излучения.
Команда из Саутгемптона под руководством профессора Питера Казанского использует сверхбыстрые лазеры для точной записи данных в наноструктурные пустоты, ориентированные внутри кремнезема, с размерами элементов до 20 нанометров.
В отличие от нанесения информации только на поверхность, этот метод кодирования использует два оптических измерения и три пространственных координаты для записи по всему материалу. Поэтому он и называется 5D.
Восстановление видов
Долговечность кристаллов означает, что они переживут людей и другие виды. В настоящее время невозможно синтезировать людей, растения и животных, используя только генетическую информацию, однако за последние годы в области синтетической биологии были достигнуты значительные успехи. В частности, в 2010 году команда доктора Крейга Вентера создала синтетическую бактерию.
«Из работ других ученых мы знаем, что генетический материал простых организмов может быть использован в существующей клетке для создания жизнеспособной живой особи в лаборатории», — говорит профессор Казанский. — «Кристалл 5D-памяти открывает перед исследователями возможность создания вечного хранилища геномной информации, из которого в будущем можно будет восстановить такие сложные организмы, как растения и животные».
Чтобы проверить эту концепцию, команда создала 5D-кристалл памяти, содержащий полный геном человека. Из примерно трех миллиардов букв генома каждая буква была проанализирована 150 раз, чтобы убедиться, что она находится на своем месте и нет ошибки.
Клад с визуальным ключом
Создавая кристалл, команда подумала о том, что данные, хранящиеся в нем, могут быть найдены интеллектом (биологическим или машинным), который придет после нас в далеком будущем. Действительно, непонятно какими знаниями будет располагать разум, нашедший кристалл.
«Визуальный ключ, начерченный на кристалле, дает нашедшему знание о том, какие данные хранятся внутри и как их можно использовать», — говорит профессор Казанский.
Ключ показывает главные химические элементы (водород, кислород, углерод и азот); четыре основания молекулы ДНК (аденин, цитозин, гуанин и тимин) с их молекулярной структурой; их расположение в структуре двойной спирали ДНК; и то как гены располагаются в хромосоме, которая может быть вставлена в клетку. Есть надежда, что, нашедший кристалл будет настолько развитым, что все поймет.