科技| 5D晶體儲存整個人類基因組  360 TB容量可保存數十億年

[星島綜合報道] 科學家已經將整個人類基因組儲存在一個五維晶體中，該晶體能夠數碼化儲存高達360 TB的信息，並且可以保存達數十億年。這項技術可用於創建人類、動物和植物基因組的永久紀錄。

有些人可能還記得「先鋒號銘牌」(Pioneer Plaque)，這是一對金色金屬牌匾，隨著先鋒10號和先鋒11號太空船於1970年代初發射。這是美國天文學家Carl Sagan的創意，牌匾上刻有一個視覺信息——包括一對裸體男女和我們太陽系的示意圖——以防太空船在旅行中與智慧外星生命相遇。

如今，英國修咸頓頓大學的研究人員使用五維記憶晶體創造了一個21世紀版本的先鋒號銘牌，這種晶體可以在數十億年內不會退化的情況下儲存大量的信息。他們已經將完整的人類基因組——大約30億個G、A、T和C——儲存在其中。

「我們從其他人的工作中知道，簡單生物的遺傳物質可以被合成並用於現有細胞中，以在實驗室中創建一個可行的生命樣本，」領導該研究團隊的Peter Kazansky教授說。「五維記憶水晶為其他研究人員提供了構建基因組信息永久存儲庫的可能性，未來科學可能允許從中恢復複雜的生物體，如植物和動物。」

這種晶體由修咸頓大學光電子研究中心（ORC）使用納米結構玻璃開發，報道指該晶體被用來保存《世界人權宣言》等人類歷史上的重要文件的數碼副本。

「先鋒號銘牌」(Pioneer Plaque)

飛秒激光用於精確地將數據刻錄到矽砂中的自組裝納米結構空隙中。但與紙張或磁帶等二維表面不同，這種編碼方法使用兩個光學維度和三個空間坐標來在材料中進行編寫，實現了五維編碼。五水晶體可以容納高達360 TB的信息，並且可以在數十億年內保持穩定，甚至在冰凍條件下和高達1,000°C（1,832°F）的溫度下也能保持穩定。

為了測試該晶體作為重要基因信息存儲庫的潛力，研究人員將完整的人類基因組刻錄到其中。為了確保每個大約30億個構成基因組的字母都在正確的位置上，每個字母被測序了150次。

晶體還被刻有一個關鍵，以確保將來發現它的智慧，無論是人類、機器還是外星人也知道如何使用其中的信息。該關鍵顯示了普遍存在的元素（氫、氧、碳和氮），DNA分子的四個鹼基（腺嘌呤、胞嘧啶、鳥嘌呤和胸腺嘧啶）及其分子結構，它們在DNA雙螺旋中的位置，以及基因如何在染色體上排列。

「刻在晶體上的視覺鑰匙使得發現者可以了解其中存儲了哪些數據，以及如何使用這些數據，」Peter Kazansky說。

目前，存儲基因組的晶體被妥善保管在奧地利一個古老的鹽洞中的時間膠囊內，由「人類記憶」檔案館監管。

圖片：University of Southampton

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