کریستال 5 بعدی «جاودانگی»، 360 ترابایت داده را برای میلیاردها سال ذخیره می‌کند!

دانشمندان موفق شده‌اند که کل ژنوم انسان را بر روی یک کریستال پنج‌بعدی ذخیره کنند که قادر است تا ۳۶۰ ترابایت اطلاعات را به‌صورت دیجیتال ذخیره کرده و برای میلیاردها سال پایدار باقی بماند. این فناوری می‌تواند برای ایجاد یک آرشیو ماندگار از ژنوم‌های انسان، حیوانات و گیاهان به کار رود.

شاید برخی از افراد پلاک‌های «پایونیر» را به یاد داشته باشند؛ دو پلاک فلزی با رنگ طلایی که بر روی فضاپیماهای پایونیر ۱۰ و ۱۱ که در اوایل دهه ۱۹۷۰ پرتاب شدند، حمل می‌شدند. این پلاک‌ها که ایده کارل سیگن، ستاره‌شناس آمریکایی بودند، با یک پیام تصویری حکاکی شده بودند (از جمله تصویر یک مرد و زن و یک طرح از منظومه شمسی) تا در صورت برخورد یکی از این فضاپیماها با حیات هوشمند فرازمینی در سفرهایش، بتواند پیام مورد نظر ما را منتقل کند.

اکنون، پژوهشگران دانشگاه ساوتهمپتون در بریتانیا نسخه‌ای قرن بیست و یکمی از پلاک‌های پایونیر را با استفاده از یک کریستال حافظه ۵ بعدی ساخته‌اند که می‌تواند مقادیر عظیمی از اطلاعات را برای میلیاردها سال بدون فرسایش ذخیره کند. آن‌ها کل ژنوم انسان، حدود سه میلیارد از حرف G، A، T و C، را روی آن ذخیره کرده‌اند.

پروفسور پیتر کازانسکی، که هدایت تیم دانشمندان این دانشگاه را بر عهده داشت، گفت:

ما بر اساس تحقیقات دیگر می‌دانیم که مواد ژنتیکی موجودات ساده می‌تواند سنتز شده و در یک سلول موجود برای ایجاد نمونه‌ای زنده و قابل‌حیات در آزمایشگاه استفاده شود. کریستال حافظه ۵ بعدی امکان‌های جدیدی را برای دیگر پژوهشگران فراهم می‌کند تا یک منبع همیشگی از اطلاعات ژنومی ایجاد کنند که از آن بتوان در آینده برای بازگرداندن موجودات پیچیده مانند گیاهان و حیوانات استفاده کرد، اگر علم آیندگان این امکان را فراهم کند.

این کریستال توسط مرکز تحقیقات اپتوالکترونیک دانشگاه ساوتهمپتون با استفاده از شیشه‌های نانوساختاری توسعه یافته است. این کریستال گاهی به‌عنوان «کریستال سوپرمن» شناخته می‌شود، که به فیلم ۱۹۷۸ سوپرمن اشاره دارد، جایی که یک کریستال حافظه نسخه‌ای هوش مصنوعی از پدر بیولوژیکی ابرقهرمان، جور ال را نگه می‌داشت. در سال ۲۰۱۶ در منابع مختلف گزارش شده بود که این کریستال برای حفظ نسخه‌های دیجیتال اعلامیه جهانی حقوق بشر و دیگر اسناد مهم تاریخ بشر استفاده شده است.

برای حکاکی داده‌ها، از لیزرهای فوق‌سریع (فمتوثانیه) استفاده می‌شود که به‌طور دقیق داده‌ها را در حفره‌های نانوساختاری خودسازمان‌یافته درون سیلیکا حکاکی می‌کنند. اما برخلاف سطوح ۲ بعدی مانند کاغذ یا نوار مغناطیسی، این روش کدگذاری از دو بعد نوری و سه مختصات فضایی برای نوشتن در سراسر ماده استفاده می‌کند و کدگذاری را در پنج بعد محقق می‌سازد. این کریستال ۵ بعدی می‌تواند تا ۳۶۰ ترابایت اطلاعات را برای میلیاردها سال ذخیره کند و حتی در شرایط انجماد و دماهای بالا تا ۱۰۰۰ درجه سانتیگراد (۱۸۳۲ درجه فارنهایت) پایدار باقی بماند.

برای آزمایش پتانسیل کریستال به‌عنوان یک مخزن اطلاعات ژنتیکی مهم، پژوهشگران کل ژنوم انسان را روی آن حکاکی کردند. هر یک از حدود سه میلیارد حرفی که ژنوم را تشکیل می‌دهند، ۱۵۰ بار توالی‌یابی شد تا اطمینان حاصل شود که در موقعیت صحیح قرار دارد.

کریستال همچنین با یک کلید حکاکی شد تا اطمینان حاصل شود که هر نوع هوشی که در آینده آن را کشف کرد (انسان، ماشین یا موجودات بیگانه) بداند چگونه از اطلاعات درون آن استفاده کند. این کلید عناصر جهانی (هیدروژن، اکسیژن، کربن و نیتروژن)، چهار پایه مولکول DNA (آدنین، سیتوزین، گوانین و تیمین) با ساختار مولکولی آن‌ها، موقعیت آن‌ها در مارپیچ دوگانه DNA و نحوه قرارگیری ژن‌ها بر روی کروموزوم را نشان می‌دهد.

پروفسور کازانسکی گفت:

کلید بصری حکاکی شده روی کریستال به یابنده این علم را می‌دهد که چه داده‌هایی در داخل کریستال ذخیره شده و چگونه می‌تواند از آن‌ها استفاده کند.

کریستال حاوی ژنوم در حال حاضر در یک کپسول زمان در یک غار نمکی باستانی در اتریش نگهداری می‌شود و تحت نظارت آرشیو Memory of Mankind است.

اگرچه هنوز فناوری لازم برای ایجاد مصنوعی انسان‌ها از بلوک‌های سازنده DNA آن‌ها را نداریم، اما با پیشرفت‌های کنونی، چه کسی می‌داند که آینده چه فناوری‌های تازه‌ای در بر خواهد داشت؟

منبع: Newatlas