Геном человека записан на «вечный» кристалл памяти
Ученые Саутгемптонского университета сохранили полный геном человека в 5D-кристалле памяти - революционном формате хранения данных, который может сохраняться миллиарды лет.
Они надеются, что с помощью этого кристалла можно будет возродить человечество после вымирания через тысячи, миллионы или даже миллиарды лет в будущем, если только наука позволит это сделать. Технология также может быть использована для создания долговечной записи геномов исчезающих видов растений и животных, которым грозит вымирание. 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 без потерь в течение миллиардов лет даже при высоких температурах. Он является рекордсменом книги рекордов Гиннесса как самый долговечный материал для хранения данных.
Кристалл является аналогом сплава кварца, одного из самых химически и термически стойких материалов на Земле. Он способен выдерживать высокие и низкие температуры: замораживание, огонь и температуру до 1 000°C. Кристалл также может выдерживать прямые удары силой до 10 тонн на см2 и не изменяется при длительном воздействии космического излучения. Специалисты под руководством профессора Питера Казанского использовали сверхбыстрые лазеры для точной записи данных в наноструктурные пустоты, расположенные внутри кварца, с размерами элементов до 20 нанометров. В отличие от нанесения информации только на поверхность двумерного листа бумаги или магнитной ленты, этот метод кодирования использует два оптических измерения и три пространственных координаты для записи по всему материалу - отсюда и «5D» в его названии.
Долговечность кристаллов означает, что они смогут пережить человека и другие виды. В настоящее время невозможно синтетически создавать живые организмы, используя только генетическую информацию, однако за последние годы в области синтетической биологии были достигнуты значительные успехи, в частности в 2010 году группа Крейга Вентера создала синтетическую бактерию.
«Из работ других ученых мы знаем, что генетический материал простых организмов может быть синтезирован и использован в существующей клетке для создания жизнеспособной живой особи в лаборатории», - поясняет Казанский. «Кристалл 5D-памяти открывает перед другими 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, ученые создали 5D-кристалл памяти, содержащий полный геном человека. Из примерно 3 миллиардов букв генома каждая буква была проанализирована 150 раз, чтобы убедиться, что она находится именно на этом месте. Работа по секвенированию с глубоким прочтением была выполнена в партнерстве с компанией Helixwork Technologies.
Архив «Память человечества» в Хальштатте, Австрия. Фото: University of Southampton
Кристалл хранится в архиве Memory of Mankind (Память человечества) в соляной пещере в Хальштатте, Австрия. Создавая этот кристалл, разработчики подумали о том, что данные, хранящиеся в нем, могут быть извлечены интеллектом (биологическим или машинным), который придет после нас в далеком будущем. «Визуальный ключ, начертанный на кристалле, дает нашедшему знание о том, какие данные хранятся внутри и как их можно использовать», - объясняет Казанский. Ключ показывает универсальные 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 расположение генов в хромосоме.
