Almacenan genoma humano en «cristal de memoria» capaz de sobrevivir miles de millones de años

Científicos del Reino Unido han logrado almacenar todo el genoma humano en un «cristal de memoria 5D», con la esperanza de que en el futuro pueda servir como plantilla para restaurar a la humanidad en caso de extinción.

Crédito: ORC Southampton.

El cristal de memoria 5D fue desarrollado por el Centro de Investigación en Optoelectrónica (ORC) de la Universidad de Southampton.

A diferencia de otros formatos de almacenamiento de datos que se degradan con el tiempo, los cristales de memoria 5D pueden almacenar hasta 360 terabytes de información (en su tamaño más grande) sin pérdida durante miles de millones de años, incluso a altas temperaturas. De hecho, tiene el récord Guinness —otorgado en 2014— como el material de almacenamiento de datos más duradero.

El cristal es equivalente al cuarzo fundido, uno de los materiales más duraderos tanto química como térmicamente en la Tierra. Puede soportar extremos de frío, fuego y temperaturas de hasta 1000 °C. Además, resiste impactos directos de hasta 10 toneladas por cm² y no se ve afectado por la exposición prolongada a la radiación cósmica.

El equipo de Southampton, liderado por el profesor Peter Kazansky, utiliza láseres ultrarrápidos para inscribir datos con precisión en vacíos nanométricos orientados dentro de la sílice, con tamaños de características tan pequeños como 20 nanómetros.

A diferencia de marcar solo en la superficie de un papel 2D o en una cinta magnética, este método de codificación utiliza dos dimensiones ópticas y tres coordenadas espaciales para escribir a lo largo del material, de ahí el nombre «5D».

Restauración de especies

La longevidad de estos cristales les permitirá superar la vida de los humanos y otras especies. Actualmente, no es posible crear sintéticamente humanos, plantas y animales solo con información genética, pero ha habido avances importantes en biología sintética en los últimos años, como la creación de una bacteria sintética por el equipo del Dr. Craig Venter en 2010.

Archivo de la Memoria de la Humanidad en Hallstatt, Austria. Crédito: MoM.

«Sabemos por el trabajo de otros que el material genético de organismos simples puede sintetizarse y utilizarse en una célula existente para crear un espécimen vivo viable en un laboratorio», comenta el profesor Kazansky. «El cristal de memoria 5D abre posibilidades para que otros investigadores construyan un repositorio eterno de información genómica, a partir del cual organismos complejos como plantas y animales podrían restaurarse si la ciencia futura lo permite».

Para probar este concepto, el equipo creó un cristal de memoria 5D que contiene el genoma humano completo. Para las aproximadamente tres mil millones de letras del genoma, cada letra fue secuenciada 150 veces para garantizar su posición. El trabajo de secuenciación profunda se realizó en colaboración con Helixwork Technologies.

Pistas visuales

El cristal se almacena en el archivo Memory of Mankind (Memoria de la Humanidad), una cápsula del tiempo especial ubicada en una cueva de sal en Hallstatt, Austria.

Al diseñar el cristal, el equipo consideró cómo la información contenida en él podría ser recuperada por una inteligencia —ya sea una especie o una máquina— que nos suceda en el futuro distante. De hecho, podría encontrarse tan en el futuro que no exista ningún marco de referencia.

«La clave visual inscrita en el cristal le da al descubridor conocimiento sobre los datos almacenados y cómo podrían utilizarse», explica el profesor Kazansky.

Sobre las densas plantillas de datos almacenados, la clave muestra los elementos universales (hidrógeno, oxígeno, carbono y nitrógeno); las cuatro bases del ADN (adenina, citosina, guanina y timina) junto con su estructura molecular; su ubicación en la estructura de doble hélice del ADN; y cómo los genes se posicionan en un cromosoma, el cual luego puede insertarse en una célula.

Como indicación visual de a qué especie se refiere el cristal de memoria 5D, el equipo rindió homenaje a las placas de la nave espacial Pioneer, lanzadas por la NASA más allá de los confines del sistema solar.

«No sabemos si la tecnología de los cristales de memoria alguna vez seguirá los pasos de estas placas en cuanto a la distancia recorrida, pero se espera con gran confianza que cada disco supere con creces su tiempo de supervivencia», añade el profesor Kazansky.

Fuente: Southampton. Edición: MP.