ذخیره کل ژنوم انسان روی حافظه 5 بعدی

بر خلاف سایر فرمت‌های ذخیره‌سازی داده که با گذشت زمان دچار کاهش کیفیت می‌شوند، کریستال‌های حافظه 5 بعدی می‌توانند تا 360 ترابایت اطلاعات را بدون افت کیفیت برای میلیاردها سال ذخیره کنند، حتی در دماهای بالا. این موضوع توسط تیمی از دانشمندان دانشگاه ساوتهمپتون تأیید شده است. این کریستال 5 بعدی معادل کوارتز ذوب‌شده است، که یکی از مقاوم‌ترین مواد از نظر شیمیایی و حرارتی بر روی زمین به شمار می‌رود. این ماده می‌تواند دماهای شدید، از یخبندان و آتش گرفته تا دمای 1000 درجه سانتی‌گراد (1832 درجه فارنهایت) را تحمل کند. همچنین کریستال توانایی مقاومت در برابر ضربات مستقیم با فشار 10 تن بر سانتی‌متر مربع را دارد و تحت تأثیر تابش‌های کیهانی طولانی‌مدت نیز بدون تغییر باقی می‌ماند.

محققان کل ژنوم انسان را بر روی کریستال حافظه 5 بعدی “جاودانه” ذخیره کردند

پروفسور پیتر کازانسکی و همکارانش از دانشگاه ساوتهمپتون از لیزرهای فوق سریع برای درج دقیق داده‌ها در حفره‌های نانوساختار استفاده می‌کنند که درون سیلیکا جهت‌گیری شده‌اند. اندازه ویژگی‌های این ساختارها به کوچکی 20 نانومتر است.

بر خلاف روش‌هایی که فقط اطلاعات را روی سطح یک قطعه دوبعدی مانند کاغذ یا نوار مغناطیسی ثبت می‌کنند، این روش رمزگذاری از دو بعد نوری و سه مختصات فضایی برای نوشتن در کل حجم ماده استفاده می‌کند. به همین دلیل این فناوری با نام “5 بعدی” شناخته می‌شود.

ماندگاری کریستال‌های حافظه به قدری بالاست که از انسان‌ها و سایر گونه‌ها بیشتر دوام خواهند آورد. در حال حاضر، امکان ایجاد مصنوعی انسان‌ها، گیاهان و حیوانات تنها با استفاده از اطلاعات ژنتیکی وجود ندارد، اما پیشرفت‌های بزرگی در زمینه زیست‌شناسی مصنوعی در سال‌های اخیر صورت گرفته است.

پروفسور کازانسکی گفت: ((ما از تحقیقات دیگران می‌دانیم که ماده ژنتیکی موجودات ساده می‌تواند به صورت مصنوعی ساخته شده و در یک سلول موجود قرار داده شود تا نمونه زنده‌ای در آزمایشگاه ایجاد شود.))

((کریستال حافظه 5 بعدی امکان‌هایی را برای سایر محققان فراهم می‌کند تا یک مخزن جاودانه از اطلاعات ژنومی ایجاد کنند. این مخزن می‌تواند در آینده، در صورتی که علم اجازه دهد، برای بازسازی موجودات پیچیده‌ای مانند گیاهان و حیوانات استفاده شود.))

برای آزمایش این مفهوم، پژوهشگران یک کریستال حافظه 5 بعدی ایجاد کردند که شامل کل ژنوم انسانی است.

برای تقریباً ۳ میلیارد حرف موجود در ژنوم، هر حرف ۱۵۰ بار توالی‌یابی شد تا اطمینان حاصل شود که دقیقاً در موقعیت درست خود قرار دارد.

این کریستال در آرشیو Memory of Mankind (حافظه بشریت) ذخیره شده است، که یک کپسول زمان ویژه درون غار نمکی در هال‌اشتات، اتریش است.

هنگام طراحی کریستال، پژوهشگران این موضوع را در نظر گرفتند که اطلاعات ذخیره‌شده در آن ممکن است توسط یک هوش (گونه یا ماشین) که در آینده‌ای بسیار دور پس از ما ظهور می‌کند، بازیابی شود.

در واقع، ممکن است این کریستال در زمانی کشف شود که دیگر هیچ چهارچوب مرجعی برای آن وجود نداشته باشد.

پروفسور کازانسکی گفت: ((کلید بصری حک‌شده روی کریستال به یابنده این امکان را می‌دهد که بداند چه داده‌هایی درون آن ذخیره شده و چگونه می‌توان از آنها استفاده کرد.))

بالای لایه‌های متراکم داده ذخیره‌شده در کریستال، کلید بصری عناصری جهانی (هیدروژن، اکسیژن، کربن و نیتروژن) را نشان می‌دهد. همچنین، چهار باز مولکول DNA (آدنین، سیتوزین، گوانین و تیمین) به همراه ساختار مولکولی آنها، نحوه قرارگیری این بازها در ساختار مارپیچ دوتایی DNA و چگونگی جای‌گیری ژن‌ها در یک کروموزوم که سپس می‌تواند وارد یک سلول شود، نمایش داده می‌شوند.

برای ارائه یک نمایش بصری از اینکه کریستال حافظه 5 بعدی به کدام گونه مربوط است، تیم تحقیقاتی از پلاک‌های فضاپیمای پایونیر الهام گرفتند که ناسا آنها را در مسیری به خارج از منظومه شمسی پرتاب کرده بود.

پروفسور کازانسکی گفت: ((ما نمی‌دانیم آیا فناوری کریستال حافظه می‌تواند مسافتی مشابه پلاک‌های پایونیر طی کند یا خیر، اما با اطمینان بالا می‌توان گفت که هر دیسک از نظر زمان بقا از پلاک‌های مذکور بیشتر دوام خواهد آورد.))

این مقاله نسخه‌ای از یک بیانیه مطبوعاتی ارائه‌شده توسط دانشگاه ساوتهمپتون است.