Cientistas da Universidade de Southampton armazenaram o genoma humano completo em um cristal de memória 5D — um formato revolucionário de armazenamento de dados que pode sobreviver por bilhões de anos.

A equipe espera que o cristal possa fornecer um modelo para trazer a humanidade de volta da extinção daqui a milhares, milhões ou até bilhões de anos, se a ciência permitir.

A tecnologia também pode ser usada para criar um registro duradouro dos genomas de espécies vegetais e animais ameaçadas de extinção.

O cristal de memória 5D foi desenvolvido pelo Centro de Pesquisa Optoeletrônica (ORC) da Universidade de Southampton.

Ao contrário de outros formatos de armazenamento de dados que se degradam com o tempo, os cristais de memória 5D podem armazenar até 360 terabytes de informações (no maior tamanho) sem perdas por bilhões de anos, mesmo em altas temperaturas. Ele detém o Recorde Mundial do Guinness (concedido em 2014) para o material de armazenamento de dados mais durável.

O cristal é equivalente ao quartzo fundido, um dos materiais mais duráveis química e termicamente da Terra. Ele pode suportar os extremos altos e baixos de congelamento, fogo e temperaturas de até 1.000°C. O cristal também pode suportar força de impacto direto de até 10 toneladas por cm 2 e não é alterado por longa exposição à radiação cósmica.

A equipe de Southampton, liderada pelo professor Peter Kazansky, usa lasers ultrarrápidos para inscrever dados com precisão em vazios nanoestruturados orientados dentro da sílica, com tamanhos de características tão pequenos quanto 20 nanômetros.

Diferentemente da marcação feita apenas na superfície de um pedaço de papel 2D ou fita magnética , esse método de codificação usa duas dimensões ópticas e três coordenadas espaciais para escrever em todo o material — daí o "5D" em seu nome.

A longevidade dos cristais significa que eles sobreviverão aos humanos e outras espécies. Atualmente, não é possível criar sinteticamente humanos, plantas e animais usando apenas informações genéticas, mas houve grandes avanços na biologia sintética nos últimos anos, notavelmente a criação de uma bactéria sintética pela equipe do Dr. Craig Venter em 2010.

"Sabemos, pelo trabalho de outros, que o material genético de organismos simples pode ser sintetizado e usado em uma célula existente para criar um espécime vivo viável em laboratório", diz o professor Kazansky.

Para testar esse conceito, a equipe criou um cristal de memória 5D contendo o genoma humano completo. Para as aproximadamente 3 bilhões de letras no genoma, cada letra foi sequenciada 150 vezes para garantir que estivesse naquela posição. O trabalho de sequenciamento de leitura profunda foi feito em parceria com a Helixwork Technologies.

O cristal está armazenado no arquivo Memória da Humanidade — uma cápsula do tempo especial dentro de uma caverna de sal em Hallstatt, Áustria.

Ao projetar o cristal, a equipe considerou se os dados contidos nele poderiam ser recuperados por uma inteligência (espécie ou máquina) que viesse depois de nós em um futuro distante. De fato, ele pode ser encontrado tão longe no futuro que não exista nenhum quadro de referência.

"A chave visual inscrita no cristal dá ao descobridor conhecimento sobre quais dados estão armazenados nele e como eles podem ser usados", diz o Prof. Kazansky.

Acima dos planos densos de dados contidos, a chave mostra os elementos universais (hidrogênio, oxigênio, carbono e nitrogênio); as quatro bases da molécula de DNA (adenina, citosina, guanina e timina) com sua estrutura molecular; sua colocação na estrutura de dupla hélice do DNA; e como os genes se posicionam em um cromossomo, que pode então ser inserido em uma célula.

Para uma indicação visual de qual espécie o cristal de memória 5D se refere, a equipe prestou homenagem às placas da nave espacial Pioneer, que foram lançadas pela NASA em um caminho para levá-la além dos confins do sistema solar.

"Não sabemos se a tecnologia de cristais de memória algum dia acompanhará essas placas na distância percorrida, mas podemos esperar, com alto grau de confiança, que cada disco exceda seu tempo de sobrevivência", acrescenta o Prof. Kazansky.