Ludzki genom przetrwa miliardy lat. Naukowcy zapisali go w ultrawytrzymałym krysztale

Spis treści:

1. Zachować genom na przyszłość
2. Kryształ pamięci – rewolucyjna technologia?
3. Kryształ pamięci bezpieczny w podziemiach

Genomem określamy kompletny zestaw informacji genetycznej danego organizmu. U wszystkich organizmów komórkowych genom tworzy dwuniciowy DNA (kwas dezoksyrybonukleinowy). Każdy człowiek ma inny, unikatowy genom. DNA można określić jako chemiczny kod, zawierający zapis instrukcji dotyczących produkcji białek dla organizmów żywych.

Zachować genom na przyszłość

Ludzkość świadoma jest licznych zagrożeń, które na nią czekają: globalne katastrofy czy niszczycielskie wojny. Dlatego co jakiś czas pojawiają się projekty mające na celu zachowanie na przykład różnych gatunków roślin na wypadek globalnej katastrofy. Na wyspie Spitsbergen w tunelu wydrążonym w wiecznej zmarzlinie znajduje się Globalny Bank Nasion.

Naukowcy z Uniwersytetu Southampton w Anglii poszli o krok dalej. Postanowili unieśmiertelnić kod życia, czyli genom, w tym przypadku ludzki. Zapisali pełny ludzki genom w, jak to określają, „krysztale pamięci 5D”. To kryształ do przechowywania danych, który może przetrwać miliardy lat. Badacze liczą, że kod życia zaklęty w tym materiale może przyczynić się do przywrócenia populacji ludzkości z zagłady za tysiące, miliony, a nawet miliardy lat. W ocenie twórców tego formatu zapisu, technologia ta mogłaby również zostać wykorzystana do stworzenia trwałego zapisu genomów zagrożonych wyginięciem gatunków roślin i zwierząt.

Kryształ pamięci – rewolucyjna technologia?

Opracowany przez Anglików kryształ jest odpowiednikiem topionego kwarcu, jednego z najbardziej wytrzymałych chemicznie i termicznie materiałów na Ziemi. Ten nośnik wytrzymuje ekstremalnie wysokie i ekstremalnie niskie temperatury do 1000 st. C. Kryształ może również wytrzymać bezpośrednią siłę uderzenia do 10 ton na centymetr kwadratowy i pozostaje niezmieniony przez długą ekspozycję na promieniowanie kosmiczne.

Jak przekonują naukowcy z Southampton, w przeciwieństwie do innych formatów przechowywania danych, które z czasem ulegają degradacji, kryształy pamięci 5D mogą przechowywać do 360 terabajtów informacji bez utraty przez miliardy lat. Dane są wpisywane w kryształ przez ultraszybkie lasery. Ta metoda kodowania wykorzystuje dwa wymiary optyczne i trzy współrzędne przestrzenne do zapisu w całym materiale – stąd „5D” w nazwie. W przypadku około trzech miliardów „liter” w ludzkim genomie, każda z nich była sekwencjonowana 150 razy, aby upewnić się, że znajduje się we właściwej pozycji.

Co prawda obecnie nie jest możliwe syntetyczne tworzenie ludzi, roślin i zwierząt (od podstaw) przy użyciu samej informacji genetycznej. Jednak w ostatnich latach nastąpił znaczny postęp w biologii syntetycznej. Dlatego taka zakodowana informacja na tysiąclecia może kiedyś mieć kluczowe znaczenie.

Kryształ pamięci bezpieczny w podziemiach

Stworzony przez zespół pod kierunkiem profesora Petera Kazanskiego trafił już do podziemi w Austrii. Głęboko w kopalni soli znajduje się tam rodzaj schronu, „Memory of Mankind” („Pamięć świata”). Jest to projekt konserwatorski, którego głównym celem jest uchronienie wiedzy o współczesnej cywilizacji ludzkiej. Informacje są składowane na ceramicznych tabliczkach.

– Wiemy z prac innych osób, że materiał genetyczny prostych organizmów może zostać zsyntetyzowany i wykorzystany w istniejącej komórce w celu stworzenia żywego okazu w laboratorium – mówi prof. Kazansky. W jego ocenie „kryształ pamięci 5D” otwiera przed innymi badaczami możliwości zbudowania repozytorium informacji genomowych, z którego można by odtworzyć złożone organizmy, takie jak rośliny i zwierzęta. Oczywiście jeśli nauka w przyszłości na to pozwoli.

Bo kluczowe pytanie brzmi: czy tak zapisane dane mogą zostać odzyskane przez inteligencję (gatunek lub maszynę), która pojawi się po nas w odległej przyszłości? – Wizualny klucz zapisany na krysztale daje znalazcy wiedzę o tym, jakie dane są w nim przechowywane i jak można je wykorzystać – podkreśla prof. Kazansky.

Na niewielkiej płytce widoczne są wyryte:

• uniwersalne pierwiastki (wodór, tlen, węgiel i azot);
• cztery zasady azotowe wchodzące w skład cząsteczki DNA (adenina, cytozyna, guanina i tymina) wraz z ich strukturą molekularną;
• ich umiejscowienie w strukturze podwójnej helisy DNA;
• sposób pozycjonowania genów w chromosomie, który można następnie wprowadzić do komórki.

Dzięki temu wiadomo, jaka informacja jest zapisana w krysztale. Ten wizualny klucz przypomina nieco informację zapisaną na dysku, który umieszczono w sondzie Voyager 1, która ciągle mknie w kosmosie.

Źródło: Uniwersytet w Southampton.

Nasz autor

Szymon Zdziebłowski

Dziennikarz naukowy, z wykształcenia archeolog śródziemnomorski. Przez wiele lat był związany z Serwisem Nauka w Polsce PAP. Opublikował m.in. dwa przewodniki turystyczne po Egipcie, a ostatnio – popularnonaukową książkę „Wielka Piramida. Tajemnice cudu starożytności” o największej egipskiej piramidzie.