Toàn bộ bộ
gen người đã được khắc trên một tấm pha lê 5D để lưu truyền cho hậu thế (Ảnh: Đại
học Southampton)
Một số người có
thể nhớ đến “bảng khắc Pioneer”, một cặp tấm kim loại màu vàng được mang trên
tàu vũ trụ Pioneer 10 và 11 được phóng vào đầu những năm 1970. Ý tưởng của nhà
thiên văn học người Mỹ Carl Sagan, các bảng khắc này được khắc một thông điệp
trực quan - bao gồm một người đàn ông và một người phụ nữ khỏa thân và sơ đồ Hệ
Mặt trời của chúng ta - trong trường hợp một trong những con tàu va phải sự sống
ngoài trái đất thông minh trên hành trình của nó.
Hiện nay, các
nhà nghiên cứu tại Đại học Southampton ở Anh đã tạo ra phiên bản thế kỷ 21 của tấm
khắc Pioneer bằng cách sử dụng tinh thể nhớ 5D có khả năng lưu trữ lượng thông
tin khổng lồ trong hàng tỷ năm mà không bị phân hủy. Họ đã lưu trữ toàn bộ bộ
gen người - khoảng 3 tỷ ký tự G, A, T và C - trên đó.
“Chúng tôi biết
từ công trình của những người khác rằng vật liệu di truyền của các sinh vật đơn
giản có thể được tổng hợp và sử dụng trong một tế bào hiện có để tạo ra một mẫu
vật sống khả thi trong phòng thí nghiệm. Tinh thể bộ nhớ 5D mở ra khả năng cho
các nhà nghiên cứu khác xây dựng một kho lưu trữ thông tin bộ gen vĩnh cửu mà từ
đó các sinh vật phức tạp như thực vật và động vật có thể được phục hồi nếu khoa
học trong tương lai cho phép”, Giáo sư Peter Kazansky, người dẫn đầu nhóm các
nhà khoa học của trường cho biết.
Tấm bảng khắc
đi cùng với tàu vũ trụ Pioneer 10 và 11 vào không gian (Ảnh: NASA)
Tấm pha lê này
được phát triển bởi Trung tâm nghiên cứu quang điện tử (ORC) của Đại học
Southampton bằng cách sử dụng kính có cấu trúc nano. Đôi khi nó được gọi là “Tinh
thể Superman”, một sự ám chỉ đến bộ phim Superman năm 1978 trong đó một tinh thể
ký ức lưu giữ phiên bản AI của Jor-El, cha đẻ của siêu anh hùng. Năm 2016, trang
tin New Atlas đã đưa tin về việc tinh thể này được sử dụng để lưu các bản sao kỹ
thuật số của Tuyên ngôn Quốc tế Nhân quyền, cùng với các tài liệu quan trọng
khác trong lịch sử loài người.
Tia laze cực
nhanh (femto giây) được sử dụng để khắc chính xác dữ liệu vào các khoảng trống
có cấu trúc nano tự lắp ráp được định hướng trong silica. Nhưng không giống như
các bề mặt 2D như giấy hoặc băng từ, phương pháp mã hóa này sử dụng 2 chiều
quang học và 3 tọa độ không gian để ghi trên toàn bộ vật liệu, đạt được mã hóa
trong 5 chiều. Tấm pha lê 5D có thể chứa tới 360 terabyte (TB) thông tin trong
hàng tỷ năm, vẫn ổn định ngay cả trong điều kiện đóng băng và nhiệt độ lên tới
1.000 °C.
Để kiểm tra tiềm
năng làm kho lưu trữ thông tin di truyền quan trọng của tinh thể này, các nhà
nghiên cứu đã khắc toàn bộ bộ gen người vào đó. Mỗi một trong khoảng 3 tỷ chữ
cái tạo nên bộ gen được sắp xếp theo trình tự 150 lần để đảm bảo chúng ở đúng vị
trí.
Tấm pha lê cũng
được khắc một chiếc chìa khóa để đảm bảo rằng bất kỳ trí thông minh nào phát hiện
ra nó trong tương lai – con người, máy móc hay người ngoài hành tinh – sẽ biết
cách sử dụng thông tin mà nó chứa đựng. Chiếc chìa khóa này cho thấy các nguyên
tố phổ quát (hyđrô, ôxy, carbon và nitơ), 4 bazơ của phân tử DNA (adenine,
cytosine, guanine và thymine) với cấu trúc phân tử của chúng, vị trí chúng được
đặt trong chuỗi xoắn kép DNA và cách các gen được sắp xếp trên nhiễm sắc thể.
“Chìa khóa trực
quan được khắc trên tinh thể giúp người tìm thấy biết dữ liệu nào được lưu trữ
bên trong và cách sử dụng dữ liệu đó”, Kazansky cho biết thêm.
Tinh thể chứa bộ
gen hiện đang được bảo quản an toàn. Nó nằm trong một chiếc hòm thời gian trong
một hang muối cổ của Áo, được giám sát bởi kho lưu trữ Ký ức của Nhân loại.
Chúng ta vẫn
chưa có công nghệ để tạo ra con người tổng hợp từ các khối xây dựng DNA nhưng với
những tiến bộ hiện đang đạt được, ai biết được tương lai sẽ ra sao?
LH (Đại học Southampton)