科学家们已经将整个人类基因组存储在一个五维晶体上,该晶体能够数字化存储高达360TB的信息,并且可以保存数十亿年。这项技术可以用来创建人类、动物和植物基因组的持久记录。

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有些人可能还记得“先锋牌匾”,这是一对金色的金属牌匾,搭载在上世纪70年代初发射的先锋10号和11号宇宙飞船上。这块板是美国天文学家卡尔·萨根的创意,上面蚀刻着视觉信息 —— 包括一个裸体男人和一个裸体女人,以及我们太阳系的示意图 —— 以防其中一艘飞船在旅行中撞上了有智慧的外星生命。

现在,英国南安普顿大学的研究人员利用5D记忆晶体制造出了21世纪版本的先锋牌匾,这种晶体可以存储大量信息数十亿年而不会退化。他们在上面储存了完整的人类基因组 —— 大约30亿个Gs、As、Ts和Cs。

领导该大学科学家团队的彼得·卡赞斯基教授说:“我们从其他人的工作中知道,简单生物体的遗传物质可以被合成,并在现有细胞中使用,从而在实验室中创造出一个可行的活样本。5D记忆晶体为其他研究人员建立一个永久的基因组信息库提供了可能性,如果未来科学允许,可能会从中恢复像植物和动物这样的复杂生物体。”

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这种晶体是由南安普顿大学光电子研究中心(ORC)使用纳米结构玻璃开发的。它有时被称为“超人水晶”,这是对1978年上映的《超人》电影的致敬,在这部电影中,一颗记忆水晶拥有超级英雄生父乔-艾尔的人工智能版本。2016年,《新地图集》报道了水晶被用来保存《世界人权宣言》的数字副本,以及人类历史上的其他重要文件。

超快(飞秒)激光被用来精确地将数据刻入自组装的纳米结构的二氧化硅取向的空隙中。但是,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在整个材料中进行书写,实现了五维编码。5D晶体可以保存高达360TB的信息数十亿年,即使在冰冻条件和高达1000°C(1832°F)的温度下也能保持稳定。

为了测试该晶体作为重要遗传信息存储库的潜力,研究人员将整个人类基因组刻入其中。组成基因组的大约30亿个字母中的每一个都被测序了150次,以确保它处于正确的位置。

水晶上还刻着一把钥匙,以确保未来任何发现它的智能 —— 人类、机器或外星人 —— 都知道如何使用它所包含的信息。钥匙显示了通用元素(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双螺旋结构中的位置,以及基因在染色体上的排列方式。

卡赞斯基说:“水晶上的视觉钥匙让发现者知道里面存储了什么数据,以及如何使用这些数据。”

含有基因组的晶体目前处于安全状态。它在一个古老的奥地利盐洞的时间胶囊里,由人类记忆档案馆监管。

我们还没有从DNA构建块合成人类的技术,但随着目前的进步,谁知道未来会怎样呢?

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