Čitav ljudski genom pohranjen na vječnom 5D kristalu

Znanstvenici sa Sveučilišta Southampton u Ujedinjenom kraljevstvu, pohranili su cijeli ljudski genom na 5D memorijski kristal, revolucionarni format za pohranu podataka koji može preživjeti milijardama godina.

Tim se nada da bi kristal mogao pružiti nacrt za vraćanje čovječanstva iz izumiranja tisućama, milijunima ili čak milijardama godina u budućnost, a tehnologija bi se također mogla koristiti za stvaranje trajnog zapisa genoma ugroženih biljnih i životinjskih vrsta kojima prijeti izumiranje.

Za razliku od drugih formata za pohranu podataka koji se s vremenom degradiraju, 5D memorijski kristali mogu pohraniti do 360 terabajta informacija bez gubitka milijardama godina, čak i pri visokim temperaturama. Drži Guinnessov svjetski rekord iz 2014. godine za najtrajniji materijal za pohranu podataka.

Kristal je ekvivalent topljenom kvarcu, jednom od kemijski i toplinski najizdržljivijih materijala na Zemlji. Može izdržati visoke i niske ekstreme smrzavanja, vatre i temperature do 1000 °C. Kristal također može izdržati izravnu udarnu silu do 10 tona po cm2 i ostaje nepromijenjen dugom izloženošću kozmičkom zračenju.

Tim u Southamptonu, predvođen profesorom Peterom Kazanskyjem, koristi ultrabrze lasere za precizno upisivanje podataka u nanostrukturne šupljine orijentirane unutar silicijevog dioksida, s veličinama značajki od samo 20 nanometara.

Za razliku od označavanja samo na površini 2D komada papira ili magnetske vrpce, ova metoda kodiranja koristi dvije optičke dimenzije i tri prostorne koordinate za pisanje po cijelom materijalu, pa otuda dolazi "5D" u nazivu.

Dugovječnost kristala znači da će nadživjeti ljude i druge vrste. Trenutačno nije moguće sintetski stvoriti ljude, biljke i životinje koristeći se samo genetskim informacijama, no posljednjih je godina došlo do velikog napretka u sintetskoj biologiji, osobito stvaranjem sintetičke bakterije od strane tima dr. Craiga Ventera 2010. godine.

“Iz radova drugih istraživača znamo da se genetski materijal jednostavnih organizama može sintetizirati i upotrijebiti u postojećoj stanici za stvaranje održivog živog uzorka u laboratoriju”, kaže prof. Kazansky.

"5D memorijski kristal otvara mogućnosti za druge istraživače da izgrade vječno skladište genomskih informacija iz kojih bi se mogli obnoviti složeni organizmi poput biljaka i životinja ako to znanost u budućnosti dopusti."

Kako bi testirali ovaj koncept, tim je stvorio 5D memorijski kristal koji sadrži cijeli ljudski genom. Za približno tri milijarde slova u genomu, svako je slovo sekvencirano 150 puta kako bi se osiguralo da je na tom mjestu. Rad na dubinskom sekvenciranju obavljen je u suradnji s tvrtkom Helixwork Technologies.

Kristal je pohranjen u arhivu Memory of Mankind, posebnoj vremenskoj kapsuli unutar slane špilje u Hallstattu u Austriji.

Prilikom dizajniranja kristala, tim je razmatrao mogu li podaci koji se u njemu nalaze biti dohvaćeni od strane inteligencije (vrste ili stroja) koja dolazi nakon nas u dalekoj budućnosti.

"Vizualni ključ upisan na kristal daje nalazniku saznanje o tome koji su podaci pohranjeni unutra i kako bi se mogli koristiti", kaže prof. Kazansky.

Iznad gustih ravnina podataka koji se nalaze unutra, ključ prikazuje univerzalne elemente (vodik, kisik, ugljik i dušik); četiri baze molekule DNA (adenin, citozin, gvanin i timin) s njihovom molekularnom strukturom; njihov smještaj u strukturu dvostruke spirale DNA; i kako se geni postavljaju u kromosom, koji se potom može umetnuti u stanicu.

Za vizualnu naznaku na koju vrstu se odnosi 5D memorijski kristal, tim je odao počast pločama svemirskih letjelica Pioneer koje je NASA lansirala na put izvan granica Sunčevog sustava.