5D 記憶晶體：儲存人類完整基因組的「永恆」載體

南安普敦大學的科學家團隊表示，不同於其他會隨時間退化的資料儲存格式，5D 記憶晶體即便在高溫環境下，也能在數十億年間毫無損失地儲存高達 360 太位元組的資訊。5D 晶體相當於熔融石英，是地球上化學性與熱穩定性最佳的材料之一。它能承受極端的高低溫，無論是嚴寒、烈火，甚至高達 1000 攝氏度（1832 華氏度）的高溫都不在話下。此晶體還能承受每平方公分高達 10 噸的直接衝擊力，長時間暴露在宇宙輻射下也不會有任何改變。

南安普敦大學的彼得・卡贊斯基教授及其同事，利用超快雷射將資料精準地刻寫在二氧化矽內部的奈米結構空洞中，其特徵尺寸小至 20 奈米。

有別於僅在二維紙張或磁帶表面做標記，這種編碼方式運用了兩個光學維度和三個空間座標，能在整個材料中書寫資訊，這也是其名稱中「5D」的由來。

這些晶體的耐久性極強，意味著它們存在的時間將超過人類及其他物種。目前，單靠基因資訊還無法人工合成人類、植物和動物，但近年來合成生物學已有重大進展。

卡贊斯基教授表示：「從其他研究中我們得知，簡單生物的遺傳物質可以被合成，並用於現有的細胞中，在實驗室裡創造出有生命的樣本。」

「5D 記憶晶體為其他研究人員開闢了新的可能性，使其能建立一個基因組資訊的永恆儲存庫。倘若未來科學條件允許，或許可以從中恢復像植物和動物這樣的複雜生物。」

為了驗證這個想法，研究人員製造了一塊包含完整人類基因組的 5D 記憶晶體。

基因組中約有 30 億個「字母」，每個「字母」都經過 150 次測序，以確保其位置正確。

這塊晶體被存放在奧地利哈爾施塔特一個鹽洞裡的「人類記憶檔案庫」（Memory of Mankind archive）中，那是一個特殊的時間膠囊。

在設計晶體時，研究人員考慮到，遙遠未來的某種智慧生命（物種或機器）可能會檢索其中所儲存的資料。

事實上，它可能在極其遙遠的未來才被發現，那時或許已不存在任何參考框架。

卡贊斯基教授稱：「刻在晶體上的視覺金鑰，能讓發現者瞭解裡面儲存了什麼資料，以及如何使用這些資料。」

在晶體內部密集的資料層上方，這個金鑰展示了宇宙中的基本元素（氫、氧、碳和氮）；DNA 分子的四種鹼基（腺嘌呤、胞嘧啶、鳥嘌呤和胸腺嘧啶）及其分子結構；它們在 DNA 雙螺旋結構中的位置；以及基因如何在染色體上定位，進而被插入細胞中。

為了從視覺上表明 5D 記憶晶體與哪個物種有關，研究團隊向美國國家航空暨太空總署（NASA）發射的「先鋒號」太空探測器上的牌匾致敬。「先鋒號」正朝著飛出太陽系的方向前進。

卡贊斯基教授表示：「我們不知道記憶晶體技術在傳播距離上是否能追趕上這些牌匾，但可以高度肯定的是，每一片晶體的儲存時間都將超過它們。」

本文源自南安普敦大學釋出的新聞稿。