Žmogaus genomas išsaugotas „amžinosios“ atminties kristale

Komanda tikisi, kad šis kristalas galėtų tapti savotišku „žmogaus brėžiniu“, pagal kurį žmoniją galima būtų atkurti po jos išnykimo – po tūkstančių, milijonų ar net milijardų metų ateityje.

Ši technologija taip pat galėtų būti naudojama nykstančių augalų ir gyvūnų rūšių genomams įrašyti.

Amžinybės kristalai

5D atminties kristalą sukūrė Sautamptono universiteto Optoelektronikos tyrimų centras (ORC).

Skirtingai nuo kitų duomenų saugojimo formatų, kurie laikui bėgant nyksta, 5D atminties kristalai gali išsaugoti iki 360 terabaitų informacijos be nuostolių milijardus metų, net ir esant aukštai temperatūrai. Šiam išradimui priklauso Guinnesso pasaulio rekordas (suteiktas 2014 m.) – už patvariausią duomenų saugojimo medžiagą.

Šis kristalas prilygsta lydytam kvarcui – vienai iš chemiškai ir termiškai patvariausių medžiagų Žemėje. Jis gali atlaikyti tikrus kraštutinumus – užšalimą, ugnį ir iki 1000 °C temperatūrą. Kristalas taip pat gali atlaikyti iki 10 tonų į cm2 tiesioginio smūgio jėgą ir nepakinta net ir ilgai veikiamas kosminės spinduliuotės.

Sautamptono universiteto mokslininkų komanda, vadovaujama profesoriaus Peterio Kazansky, pasitelkė itin greitus lazerius, kad tiksliai įrašytų duomenis į nanostruktūrines tuštumas, orientuotas silicio dioksido viduje – elementų dydis siekia 20 nanometrų. Skirtingai nuo užrašymo tik ant dvimačio popieriaus lapo ar magnetinės juostos paviršiuje, šis kodavimo metodas naudoja du optinius matmenis ir tris erdvines koordinates, kad įrašytų visą medžiagą – iš čia ir pavadinimas „5D“.

Rūšių atkūrimas

Kristalų ilgaamžiškumas reiškia, kad jie bus ilgaamžiškesni už žmones ir kitas rūšis. Šiuo metu neįmanoma sintetiniu būdu sukurti žmonių, augalų ir gyvūnų, naudojant tik genetinę informaciją – tačiau pastaraisiais metais padaryta didelė pažanga sintetinės biologijos srityje, ypač 2010 m. dr. Craigo Venterio komandai sukūrus sintetinę bakteriją.

„Iš kitų mokslininkų darbų žinome, kad paprastų organizmų genetinę medžiagą galima susintetinti ir panaudoti esamoje ląstelėje, kad laboratorijoje būtų sukurtas gyvybingas gyvas egzempliorius, – sako prof. P. Kazansky. – 5D atminties kristalas atveria galimybes kitiems tyrėjams sukurti amžiną genominės informacijos saugyklą, iš kurios ateityje, jei mokslas leis, būtų galima atkurti sudėtingus organizmus – pavyzdžiui, augalus ir gyvūnus.“

Siekdama išbandyti šią koncepciją, tyrėjų komanda sukūrė 5D atminties kristalą, kuriame yra visas žmogaus genomas. Maždaug trijų milijardų genomo raidžių atveju kiekviena raidė buvo sekvenuojama 150 kartų, siekiant įsitikinti, kad ji yra reikiamoje vietoje. Giluminio skaitymo sekos nustatymo darbas buvo atliktas bendradarbiaujant su „Helixwork Technologies“.

Vizualinės užuominos

Kristalas dabar saugomas „Žmonijos atminties“ archyve – specialioje laiko kapsulėje druskos urve Halštate, Austrijoje.

Kurdama kristalą mokslininkų komanda svarstė, ar jame saugomus duomenis galėtų atkurti intelektas (rūšis ar mašina), kuris ateis po mūsų tolimoje ateityje. Iš tiesų, kristalas gali atsirasti taip toli ateityje, kad neegzistuotų joks atskaitos taškas.

„Ant kristalo užrašytas vizualinis raktas suteikia radėjui žinių apie tai, kokie duomenys jame saugomi ir kaip jie gali būti panaudoti“, – sako profesorius P. Kazansky.

Virš tankios duomenų plokštumos, esančios viduje, raktas pateikia užuominas universalius elementus (vandenilį, deguonį, anglį ir azotą), keturias DNR molekulės bazes (adeniną, citoziną, guaniną ir timiną) ir jų molekulinę struktūrą, jų išsidėstymą dvigubos DNR spiralės struktūroje ir kaip genai išsidėsto chromosomoje, kurią vėliau galima įterpti į ląstelę.

Kad vizualiai parodytų, su kuria rūšimi susijęs 5D atminties kristalas, komanda panaudojo zondo „Pioneer“, kurį NASA paleido į kelia už Saulės sistemos ribų, plokštelėse naudotą žmogaus vizualizaciją.

„Nežinome, ar atminties kristalų technologija kada nors paseks šių plokštelių įveikto atstumo pavyzdžiu, tačiau galima su dideliu pasitikėjimu tikėtis, kad kiekvienas toks diskas viršys jų išlikimo laiką“, – sako profesorius P. Kazansky.