El genoma humano queda preservado por miles de millones de años

Científicos de la Universidad de Southampton han almacenado el genoma humano completo en un cristal de memoria 5D, un formato de almacenamiento de datos que puede pervivir miles de millones de años.

El equipo espera que el cristal pueda proporcionar un modelo para rescatar a la humanidad de la extinción dentro de miles, millones o incluso miles de millones de años en el futuro, si la ciencia lo permite. Ha sido guardado en una mina de sal de Austria.

La tecnología también podría utilizarse para crear un registro duradero de los genomas de especies de plantas y animales en peligro de extinción.

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

HASTA 360 TERABYTES DE INFORMACIÓN

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 el tamaño más grande) sin pérdida durante miles de millones de años, incluso a altas temperaturas. Posee el récord mundial Guinness (otorgado en 2014) al material de almacenamiento de datos más duradero.

El cristal es equivalente al cuarzo fundido, uno de los materiales más duraderos química y térmicamente de la Tierra. Puede soportar temperaturas extremas, tanto altas como bajas, de congelación, fuego y de hasta 1000 °C. El cristal también puede soportar una fuerza de impacto directa de hasta 10 toneladas por cm2 y no sufre cambios a pesar de una exposición prolongada a la radiación cósmica.

El equipo de Southampton, dirigido por el profesor Peter Kazansky, utiliza láseres ultrarrápidos para inscribir con precisión los datos en huecos nanoestructurados orientados dentro de sílice, con tamaños de características tan pequeños como 20 nanómetros.

A diferencia de marcar solo en la superficie de una hoja de papel 2D o una cinta magnética, este método de codificación utiliza dos dimensiones ópticas y tres coordenadas espaciales para escribir en todo el material, de ahí el "5D" en su nombre.

La longevidad de los cristales significa que sobrevivirán a los humanos y a otras especies. Actualmente, no es posible crear de forma sintética seres humanos, plantas y animales utilizando únicamente información genética, pero en los últimos años se han producido importantes avances en biología sintética, en particular la creación de una bacteria sintética por parte del equipo del Dr. Craig Venter en 2010.

"Sabemos por el trabajo de otros que el material genético de organismos simples se puede sintetizar y utilizar en una célula existente para crear un espécimen vivo viable en un laboratorio", afirma el profesor Kazansky en un comunicado.

"El cristal de memoria 5D abre posibilidades para que otros investigadores construyan un depósito eterno de información genómica a partir del cual se puedan restaurar organismos complejos como plantas y animales si la ciencia lo permite en el futuro".

GUARDADO EN UNA MINA DE SAL DE AUSTRIA

Para probar este concepto, el equipo creó un cristal de memoria 5D que contiene el genoma humano completo. Para los aproximadamente 3.000 millones de letras del genoma, cada letra se secuenció 150 veces para asegurarse de que estuviera en esa posición. El trabajo de secuenciación de lectura profunda se realizó en colaboración con Helixwork Technologies.

El cristal está almacenado en el archivo de la Memoria de la Humanidad, una cápsula del tiempo especial dentro de una cueva de sal en Hallstatt, Austria.

Al diseñar el cristal, el equipo consideró si los datos que contiene podrían ser recuperados por una inteligencia (especie o máquina) que venga después de nosotros en un futuro lejano. De hecho, podrían ser encontrados tan lejos en el futuro que no exista ningún marco de referencia.

La clave visual inscrita en el cristal le permite al que lo encuentre saber qué datos están almacenados en su interior y cómo podrían usarse", dice el profesor Kazansky.

Por encima de los densos planos de datos que contiene, la clave muestra los elementos universales (hidrógeno, oxígeno, carbono y nitrógeno); las cuatro bases de la molécula de ADN (adenina, citosina, guanina y timina) con su estructura molecular; su ubicación en la estructura de doble hélice del ADN; y cómo se posicionan los genes en un cromosoma, que luego puede insertarse en una célula.

Para tener una indicación visual de a qué especie pertenece el cristal de memoria 5D, el equipo rindió homenaje a las placas de la nave espacial Pioneer que la NASA lanzó en un camino para llevarla más allá de los confines del sistema solar.

"No sabemos si la tecnología de cristales de memoria seguirá alguna vez a estas placas en cuanto a distancia recorrida, pero se puede esperar con un alto grado de confianza que cada disco supere su tiempo de supervivencia", añade el profesor Kazansky.