Ученые сохранили весь геном человека на пятимерном кристалле, который способен хранить в цифровом виде до 360 терабайт информации

Кристалл рассчитан на сохранение в течение миллиардов лет. Технология может быть использована для создания долговечной записи геномов человека, животных и растений.

Полный геном человека был записан на 5D-кристалл

Некоторые, возможно, помнят Pioneer plague, детище американского астронома Карла Сагана. Пару металлических табличек золотистого цвета, которые находились на борту космических аппаратов Pioneer 10 и 11, запущенных в начале 1970-х годов. Таблички были выгравированы с визуальным сообщением — включая обнаженных мужчину и женщину и схему нашей солнечной системы — на случай, если один из аппаратов столкнется с разумной внеземной жизнью во время своих путешествий.

Теперь исследователи из Университета Саутгемптона в Великобритании создали версию пластин Pioneer 21-го века с использованием 5D-кристалла памяти, который хранит огромные объемы информации в течение миллиардов лет без деградации. Они сохранили на нем полный геном человека — около трех миллиардов Gs, As, Ts и Cs.

Мы знаем из работ других, что генетический материал простых организмов может быть синтезирован и использован в существующей клетке для создания жизнеспособного живого образца в лаборатории. 5D кристалл открывает возможности для других исследователей по созданию вечного хранилища геномной информации, из которой можно будет восстановить сложные организмы, такие как растения и животные, если наука в будущем позволит это.
Профессор Питер Казанский, возглавлявший группу ученых университета

Кристалл был разработан Центром исследований оптоэлектроники (ORC) Университета Саутгемптона с использованием наноструктурированного стекла. Иногда его называют «Superman crystal», в честь фильма «Супермен» 1978 года, в котором кристалл памяти содержал версию искусственного интеллекта Джор-Эла, биологического отца супергероя. В 2016 году New Atlas сообщил о том, что кристалл использовался для сохранения цифровых копий "Всеобщей декларации прав человека", а также других важных документов из истории человечества.

Сверхбыстрые (фемтосекундные) лазеры используются для точной записи данных в самоорганизующиеся наноструктурированные пустоты, ориентированные внутри кремния. Но, в отличие от 2D-поверхностей, таких как бумага или магнитная лента, этот метод кодирования использует два оптических измерения и три пространственных координаты для записи по всему материалу, достигая кодирования в пяти измерениях. 5D-кристалл может хранить до 360 терабайт (ТБ) информации в течение миллиардов лет, оставаясь стабильным даже в условиях замерзания и температур до 1000 °C (1832 °F).

Чтобы проверить потенциал кристалла для использования в качестве хранилища важной генетической информации, исследователи вписали в него полный геном человека. Каждая из примерно трех миллиардов букв, составляющих геном, была секвенирована 150 раз, чтобы убедиться, что она находится в правильном положении. На кристалле также был написан ключ, чтобы гарантировать, что любой интеллект, который обнаружит его в будущем — человек, машина или инопланетянин — будет знать, как использовать содержащуюся в нем информацию.

Ключ показывает универсальные элементы (водород, кислород, углерод и азот), четыре основания молекулы ДНК (аденин, цитозин, гуанин и тимин) с их молекулярной структурой, где они размещены в двойной спирали ДНК и как гены расположены на хромосоме.

Геномсодержащий кристалл в настоящее время хранится в безопасности. Он находится в капсуле времени в древней австрийской соляной пещере, за которой следит архив «Memory of mankind» .

У нас пока нет технологии, позволяющей синтетически создавать людей из строительных блоков их ДНК, но с учетом нынешних достижений, кто знает, что нас ждет в будущем?

Источник: Университет Саутгемптона.

#технологии #будущее #наука