Съхраняват за бъдещето човешкия геном върху кристала на паметта

Акценти

Научна група от Университета в Саутхемптън, Обединеното кралство, съхранява целия човешки геном върху 5D кристал с памет, който може да оцелее в продължение на милиарди години. Изследователите смятат, че кристалът може да предложи план за спасение на човечеството от изчезване в бъдеще. Научната група от Университета в Саутхемптън защитава човешкия генетичен код за потомството.

Кристалът на вечността

5D кристалът на паметта е създаден от екипа на проф. Питър Казански от Центъра за изследване на оптоелектрониката в Университета Саутхемптън. Този вид кристали се различават значително от другите форми за съхранение на данни, защото са в състояние да запазят до 360 терабайта информация при това няма опасност тя да бъде загубена дори при екстремни нива на замръзване или температура до 1000 градуса по Целзий.

Не е случайно, че през 2014-а Световните рекорди на Гинес обявяват кристала за най-издържливия материал.

Кристалът е еквивалент на разтопен силициев диоксид, компонент, получен чрез топенето на кварц, който е термично един от най-издържливите материали на Земята. В състояние е да издържи удар до 10 тона на cm2 и не се променя дори ако е подложен на космическа радиация.

Кодирането на човешкия геном

Веднага след като научната група представя реализацията на проекта си през септември 2024-а, основното, което вълнува всички е как точно екипът на проф. Казански успява да шифрова три милиарда знака от човешкия геном в кристал, който е с ширина 20 нанометра.

За да се справят със задачата учените използват изключително бързи лазери и така гравират ДНК кода в наноструктурираните пространства на кристала. Всяка буква е секвенирана 150 пъти. Информацията бива кодирана още в две оптични измерения и три пространствени координати. За разлика от конвенционалните методи, които записват данни върху 2D повърхност, тази техника шифрова информация с помощта на две оптични измерения, неразривно свързани със свойствата на светлината.

Името 5D се отнася до различните променливи, включени в кодирането на информацията – дължина, височина, дълбочина и ориентация на наноструктурите. Кристалът използва не само трите класически пространствени измерения, но и две допълнителни променливи, които са свързани с ориентацията и точната позиция на наноструктурите, а това прави възможно съхраняването на огромно количество информация.

Техниката позволява информацията да бъде разпределена по целия диск като осигурява запазване на данните.

Работата по секвенирането и дълбокото четене е осъществена в партньорство с Helixwork Technologies, компания, която специализира в приложни биотехнологии и генно инженерство.

>>>Първият човешки пангеном съдържа геномите на 47 представители на расови и етнически групи

Проф. Питър Казански разяснява, че екипът снабдява кристала със специален ключ, задачата на който е да обясни всичко, което се съхранява в паметта на миниатюрното устройство.

Ключът показва четирите основи на молекулата на ДНК – аденин, цитозин, гуанин и тимин с тяхната молекулна структура, как са разположени в структурата на двойната спирала на ДНК. Показва още универсалните елементи -водород, кислород, въглерод и азот, но и как гените се вписват в една хромозома, която след това може да бъде вмъкната в клетка.

„Виртуалният ключ, изписан върху кристала, позволява на открилия го в бъдеще да знае какви данни се съхраняват вътре и как могат да бъдат използвани“, разяснява още проф. Казански и допълва, че създаденият от тях 5D кристал на паметта отваря вратата за други изследователи, които да изградят постоянно хранилище за геномна информация, от която мога да се възстановят сложни организми.

За някои въпроси, които кристалът на паметта повдига

Много са учените, които определят 5D кристала като средство за съхранение, което се противопоставя на времето и стихиите. Светът днес е несигурен. Свидетелство за това са опустошителните пандемии, климатичните промени и колебания, геополитическата нестабилност. Всичко това кара светът на науката да мисли по въпроси, свързани с несигурността на човешкия вид и възможността да бъде съхранена информация за бъдещите поколения. Мнозина определят технологията на проф. Питър Казански и екипа му като начин да бъде запазен животът.

Генетичното наследство е в безопасност за милиарди години, благодарение на 5D кристалът, който се оказва най-добрата капсула на времето за човешкия геном. Технологичната иновация може да гарантира оцеляването на човечеството, смятат изследователите.

>>>Вмъкват безопасно в човешкия геном дълги участъци от ДНК

Томас Хайнис от Imperial College London, който е специалист по съхранението на ДНК определя работата на екипа от Университета в Саутхемптън като впечатляваща. В същото време обаче смята, че остава въпросът за това как подобни данни могат да бъдат разчетени в бъдеще. „Истинско предизвикателство е дали бъдещите поколения ще знаят как да декодират тези данни и дали ще разполагат с необходимата технология, за да ги използват“, казваТомас Хайнис.

Сега кристалът, който съдържа човешкия генетичен код, се намира в специалната капсула времето „Паметта на човечеството“ в солна пещера в Халщат, Австрия.