Ученые из Университета Саутгемптона сохранили полный геном человека на 5D-кристалле памяти — революционном формате хранения данных, который может сохраняться миллиарды лет. Команда надеется, что кристалл может стать основой для возрождения человечества после вымирания через тысячи, миллионы или даже миллиарды лет в будущем, если наука это позволит.
Эту технологию можно также использовать для создания надежной базы данных геномов находящихся под угрозой исчезновения видов растений и животных.
В отличие от других форматов хранения данных, которые со временем деградируют, кристаллы памяти 5D могут хранить до 360 терабайт информации (в самом большом размере) без потерь в течение миллиардов лет, даже при высоких температурах. Он удерживает мировой рекорд Гиннесса (присужден в 2014 году) как самый прочный материал для хранения данных.
Кристалл эквивалентен плавленому кварцу, одному из самых химически и термически стойких материалов на Земле. Он может выдерживать высокие и низкие экстремальные значения заморозки, огня и температуры до 1000°C. Кристалл также может выдерживать прямую ударную силу до 10 тонн на см2 и не изменяется при длительном воздействии космической радиации.
Группа ученых из Саутгемптона под руководством профессора Питера Казанского использует сверхбыстрые лазеры для точной записи данных в наноструктурированные пустоты, расположенные внутри кремния, размеры элементов которых составляют всего 20 нанометров.
В отличие от маркировки только на поверхности двухмерного листа бумаги или магнитной ленты, этот метод кодирования использует два оптических измерения и три пространственные координаты для записи по всему материалу — отсюда и «5D» в названии.
Долговечность кристаллов означает, что они переживут людей и другие виды. В настоящее время невозможно синтетически создавать людей, растения и животных, используя только генетическую информацию , но в последние годы в синтетической биологии были достигнуты значительные успехи , в частности, создание синтетической бактерии командой доктора Крейга Вентера в 2010 году.
«Из работ других мы знаем, что генетический материал простых организмов можно синтезировать и использовать в существующей клетке для создания жизнеспособного живого образца в лабораторных условиях», — говорит профессор Казанский. «Кристалл 5D-памяти открывает другим исследователям возможности создания вечного хранилища геномной информации, из которой можно будет восстановить сложные организмы, такие как растения и животные, если в будущем наука это позволит».
Чтобы проверить эту концепцию, команда создала 5D-кристалл памяти, содержащий полный геном человека. Для приблизительно 3 миллиардов букв в геноме каждая буква была секвенирована 150 раз, чтобы убедиться, что она находится в этом положении. Работа по глубокому секвенированию была выполнена в партнерстве с Helixwork Technologies.
Кристалл хранится в архиве «Память человечества» — особой капсуле времени в соляной пещере в Гальштате, Австрия.
При проектировании кристалла команда учитывала, могут ли хранящиеся в нем данные быть извлечены интеллектом (видом или машиной), который придет за нами в далеком будущем. Действительно, его можно найти так далеко в будущем, что не существует никакой системы отсчета.
«Визуальный ключ, начертанный на кристалле, дает нашедшему его знание о том, какие данные хранятся внутри и как их можно использовать», — говорит профессор Казанский.
Над плотными плоскостями хранящихся внутри данных на схеме показаны универсальные элементы (водород, кислород, углерод и азот); четыре основания молекулы ДНК (аденин, цитозин, гуанин и тимин) с их молекулярной структурой; их расположение в двойной спирали ДНК; и то, как гены располагаются в хромосоме, которую затем можно вставить в клетку.
Для визуального указания на то, к какому виду относится 5D-кристалл памяти, команда отдала дань уважения пластинам космического корабля «Пионер», который был запущен НАСА в полете за пределы Солнечной системы.
«Мы не знаем, сможет ли технология кристаллов памяти когда-либо превзойти эти пластины по пройденному расстоянию, но можно с высокой степенью уверенности ожидать, что каждый диск превзойдет их по времени жизни», — добавляет профессор Казанский.
