بلورهای حافظه 5D ناگسستنی برای ذخیره ژنوم بشریت به مدت میلیاردها سال
محققان موفق به ذخیره کل ژنوم انسانی بر روی یک بلور حافظه 5D شده‌اند، یک پیشرفت بزرگ در ذخیره سازی داده که می‌تواند میلیاردها سال دوام داشته باشد.
تیمی در دانشگاه ساوتهمپتون این بلور را به عنوان یک نقشه برای احیای بشریت از انقراض، حتی میلیاردها سال به آینده اگر علم اجازه دهد، تصور می‌کنند.
این روش همچنین می‌تواند برای ایجاد یک دیتابیس دائمی از ژنوم‌های گونه‌های گیاهی و حیوانی تهدید شده استفاده شود.
“بلور حافظه 5D امکان‌پذیری را برای دیگر محققان باز می‌کند تا یک مخزن همیشگی از اطلاعات ژنومی بسازند که از آن موجودات پیچیده مانند گیاهان و حیوانات ممکن است احیا شوند اگر علم در آینده اجازه دهد،” گفت پیتر کازانسکی، استاد اپتوالکترونیک در دانشگاه و مسئول این مطالعه.
پیشرفت داده‌های بلوری
این بلور که توسط مرکز تحقیقات اپتوالکترونیک دانشگاه ساوتهمپتون (ORC) توسعه یافته است، نشان دهنده یک پیشرفت عمده در ذخیره سازی داده است.
بر خلاف فرمت‌های معمول که با گذر زمان تخریب می‌شوند، این بلورها می‌توانند تا 360 ترابایت داده (در بزرگترین اندازه) را به مدت میلیاردها سال بدون تخریب حفظ کنند، حتی تحت دمای شدید. در سال 2014، آن جایزه رکورد جهانی گینس را برای مقاوم‌ترین ماده ذخیره سازی دریافت کرد.
بلور، مشابه کوارتز ذوب شده، یکی از شیمیایی و حرارتی پایدارترین مواد روی زمین است. بر اساس گفته محققان، آن شرایط شدید از جمله دماهای انجماد، آتش، و دماهای بالا تا 1000 درجه سانتیگراد را تحمل می‌کند. همچنین تحت تاثیر مستقیم تا 10 تن بر سانتی‌متر مربع و مقاومت به تابش طولانی مدت از تابش کیهانی قرار می‌گیرد.
تیم ساوتهمپتون از لیزرهای فوق سریع برای نگارش داده‌ها در شکاف‌های نانو ساختاری درون سیلیکا استفاده می‌کنند، با اندازه ویژگی‌هایی به کوچکی 20 نانومتر.
تیم تاکید می‌کند که برخلاف ذخیره سازی داده‌های سنتی که شامل علامت‌گذاری سطحی است، این روش اطلاعات را با استفاده از دو بعد نوری و سه مختصات فضایی رمزگذاری می‌کند، ایجاد فرمت ذخیره سازی داده «5D».
نقشه ژنتیکی ماندگار
اطلاعات ژنتیکی به تنهایی در حال حاضر نمی‌تواند به صورت مصنوعی انسان‌ها، گیاهان یا حیوانات را تولید کند. محققان اشاره می‌کنند که در سال‌های اخیر پیشرفت‌های قابل توجهی در زیست‌شناسی مصنوعی رخ داده است، به ویژه کشف یک باکتری مصنوعی توسط تیم دکتر کریگ ونتر در سال 2010.
“ما از کار دیگران می‌دانیم که مواد ژنتیکی موجودات ساده می‌توانند مصنوعی شوند و در یک سلول موجود برای ایجاد یک نمونه زنده قابل تولید در آزمایشگاه استفاده شوند،” گفت کازانسکی در یک بیانیه.
گروه یک بلور حافظه 5D را ایجاد کرده اند که کل ژنوم انسانی را شامل می‌شود تا این نظریه را آزمایش کنند. برای اطمینان از این که هر حرفی در ژنوم در جای خود قرار دارد، هر یک از حدود سه میلیارد حرف 150 بار توالی‌یابی شد. تکنولوژی‌ها Helixwork شریک در پروژه توالی‌یابی عمیق بود.
بلور در مخزن حافظه بشریت، یک کپسول زمان منحصر به فرد واقع در یک غار نمک در نزدیکی هالشتات، اتریش نگهداری می‌شود.
هنگام ایجاد بلور، تیم به امکان این که برخی هوش (یک ماشین یا گونه) که پس از ما در آینده دور می‌آید، بتواند به داده‌های داخلی دسترسی پیدا کند، فکر کردند. در واقع، ممکن است آنقدر به آینده کشف شود که اصلاً یک چارچوب مرجع وجود نداشته باشد.
“کلید بصری حک شده در بلور به یابنده دانش می‌دهد که چه داده‌ای در درون ذخیره شده و چگونه می‌تواند مورد استفاده قرار گیرد،” گفت کازانسکی.
بالای سطح داده‌ها، بلور عناصر اصلی (هیدروژن، اکسیژن، کربن، نیتروژن)، پایه‌های DNA (آدنین، سیتوزین، گوانین، تیمین)، ساختارهای مولکولی‌شان، و محل ژن در کروموزوم‌ها را نمایش می‌دهد. برای شناسایی گونه‌ها، طراحی احترام به پلاک‌های زمانی سفینه‌های فضایی Pioneer ناسا می‌گذارد، نماد اتصال بلور به بشریت.
“ما نمی‌دانیم که فناوری حافظه بلور آیا این پلاک‌ها را در مسافتی که طی کرده‌اند پیگیری خواهد کرد یا خیر، اما هر دیسک با درجه بالایی از اطمینان انتظار می‌رود که زمان بقای آن‌ها را بالاتر برود،” گفت کازانسکی.
