Scienziati della University of Southampton hanno memorizzato l’intero genoma umano su un cristallo di memoria 5D, un formato di archiviazione dati rivoluzionario che può sopravvivere per miliardi di anni.
Il team spera che il cristallo possa fare da blueprint per riportare in vita l’umanità dall’estinzione migliaia, milioni o addirittura miliardi di anni nel futuro, se la scienza lo consentirà. Secondo gli scienziati, la tecnologia potrebbe anche essere utilizzata per creare una registrazione duratura dei genomi delle specie animali e vegetali a rischio di estinzione.
Il cristallo di memoria 5D è stato sviluppato dall’Optoelectronics Research Centre (ORC) dell’Università di Southampton. A differenza di altri formati di archiviazione dati che si degradano nel tempo – spiega il team –, i cristalli di memoria 5D possono immagazzinare fino a 360 terabyte di informazioni (nella dimensione più grande) senza subire perdite per miliardi di anni, anche a temperature elevate. Il materiale detiene il Guinness World Record – assegnato nel 2014 – per il materiale di archiviazione dati più duraturo.
L’équipe di Southampton, guidata dal professor Peter Kazansky, utilizza laser ultraveloci per inserire con precisione i dati in vuoti nanostrutturati orientati all’interno della silice, con dimensioni di 20 nanometri. A differenza della marcatura solo sulla superficie di un pezzo di carta 2D o di un nastro magnetico, questo metodo di codifica utilizza due dimensioni ottiche e tre coordinate spaziali per scrivere in tutto il materiale: da qui il nome “5D“.
La longevità dei cristalli – sottolinea il team della University of Southampton – li rende più longevi dell’uomo e di altre specie: attualmente non è possibile creare sinteticamente esseri umani, piante e animali utilizzando solo le informazioni genetiche, ma negli ultimi anni sono stati compiuti importanti progressi nella biologia sintetica, in particolare la creazione di un batterio sintetico da parte del team
“Sappiamo dal lavoro di altri che il materiale genetico di organismi semplici può essere sintetizzato e utilizzato in una cellula esistente per creare un esemplare vivente vitale in laboratorio“, afferma il Prof. Kazansky. “Il cristallo di memoria 5D apre ad altri ricercatori la possibilità di costruire un deposito perenne di informazioni genomiche da cui si potrebbero ripristinare organismi complessi come piante e animali, se la scienza lo consentirà in futuro“.
Per testare questo concetto, il team ha creato un cristallo di memoria 5D contenente l’intero genoma umano. Per i circa tre miliardi di lettere del genoma, ogni lettera è stata sequenziata 150 volte per assicurarsi che fosse in quella posizione. Il lavoro di sequenziamento a lettura profonda è stato svolto in collaborazione con Helixwork Technologies.
Il cristallo è conservato nell’archivio Memory of Mankind, una speciale capsula del tempo all’interno di una grotta di sale ad Hallstatt, in Austria.
Nel progettare il cristallo, il team University of Southampton ha pensato se i dati in esso contenuti potessero essere recuperati da un’intelligenza (specie o macchina) che venisse dopo di noi in un futuro lontano. In effetti, potrebbero essere trovati così lontano nel futuro da non avere alcun quadro di riferimento.
“La chiave visiva inscritta sul cristallo permette al cercatore di sapere quali dati sono immagazzinati al suo interno e come potrebbero essere utilizzati“, spiega il professor Kazansky.
Al di sopra dei densi piani di dati contenuti all’interno, la chiave mostra gli elementi universali (idrogeno, ossigeno, carbonio e azoto); le quattro basi della molecola del DNA (adenina, citosina, guanina e timina) con la loro struttura molecolare; la loro collocazione nella struttura a doppia elica del DNA; e il modo in cui i geni si posizionano in un cromosoma, che può poi essere inserito in una cellula.
Per indicare visivamente a quale specie si riferisce il cristallo di memoria 5D, il team ha reso omaggio alle placche della navicella spaziale Pioneer, lanciata dalla NASA con l’obiettivo di superare i confini del sistema solare.
“Non sappiamo se la tecnologia dei cristalli di memoria seguirà mai queste placche in termini di distanza percorsa, ma si può prevedere che ogni disco supererà con un alto grado di fiducia il loro tempo di sopravvivenza“, ha aggiunto il professor Kazansky.
