科技| 5D晶体储存整个人类基因组  360 TB容量可保存数十亿年

[星岛综合报道] 科学家已经将整个人类基因组储存在一个五维晶体中，该晶体能够数码化储存高达360 TB的信息，并且可以保存达数十亿年。这项技术可用于创建人类、动物和植物基因组的永久纪录。

有些人可能还记得「先锋号铭牌」(Pioneer Plaque)，这是一对金色金属牌匾，随着先锋10号和先锋11号太空船于1970年代初发射。这是美国天文学家Carl Sagan的创意，牌匾上刻有一个视觉信息——包括一对裸体男女和我们太阳系的示意图——以防太空船在旅行中与智慧外星生命相遇。

如今，英国修咸顿顿大学的研究人员使用五维记忆晶体创造了一个21世纪版本的先锋号铭牌，这种晶体可以在数十亿年内不会退化的情况下储存大量的信息。他们已经将完整的人类基因组——大约30亿个G、A、T和C——储存在其中。

「我们从其他人的工作中知道，简单生物的遗传物质可以被合成并用于现有细胞中，以在实验室中创建一个可行的生命样本，」领导该研究团队的Peter Kazansky教授说。「五维记忆水晶为其他研究人员提供了构建基因组信息永久存储库的可能性，未来科学可能允许从中恢复复杂的生物体，如植物和动物。」

这种晶体由修咸顿大学光电子研究中心（ORC）使用纳米结构玻璃开发，报道指该晶体被用来保存《世界人权宣言》等人类历史上的重要文件的数码副本。

「先锋号铭牌」(Pioneer Plaque)

飞秒激光用于精确地将数据刻录到矽砂中的自组装纳米结构空隙中。但与纸张或磁带等二维表面不同，这种编码方法使用两个光学维度和三个空间坐标来在材料中进行编写，实现了五维编码。五水晶体可以容纳高达360 TB的信息，并且可以在数十亿年内保持稳定，甚至在冰冻条件下和高达1,000°C（1,832°F）的温度下也能保持稳定。

为了测试该晶体作为重要基因信息存储库的潜力，研究人员将完整的人类基因组刻录到其中。为了确保每个大约30亿个构成基因组的字母都在正确的位置上，每个字母被测序了150次。

晶体还被刻有一个关键，以确保将来发现它的智慧，无论是人类、机器还是外星人也知道如何使用其中的信息。该关键显示了普遍存在的元素（氢、氧、碳和氮），DNA分子的四个碱基（腺嘌呤、胞嘧啶、鸟嘌呤和胸腺嘧啶）及其分子结构，它们在DNA双螺旋中的位置，以及基因如何在染色体上排列。

「刻在晶体上的视觉钥匙使得发现者可以了解其中存储了哪些数据，以及如何使用这些数据，」Peter Kazansky说。

目前，存储基因组的晶体被妥善保管在奥地利一个古老的盐洞中的时间胶囊内，由「人类记忆」档案馆监管。

图片：University of Southampton

T10