5D-Speicherkristalle speichern das gesamte menschliche Erbgut für die Nachwelt

Genetischer Code wird in geschmolzenem Quarz konserviert

Unzerstörbare Speicherkristalle können Hitze, Druck und kosmische Strahlung standhalten

Im Jahr 2016 wurde im Bereich der Datenspeicherung ein Fortschritt erzielt, als Wissenschaftler an der Universität Southampton erfolgreich einen 5D-Speicherkristall entwickelten, der bis zu 360 Terabyte (TB) Daten speichern kann und eine Haltbarkeit von fast 14 Milliarden Jahren bietet. Im Gegensatz zu herkömmlichen Datenspeicherformaten, die im Laufe der Zeit abbauen, birgt die Technologie, die als „Superman-Speicherkristall“ bezeichnet wird, ein immenses Potenzial für die langfristige Datenerhaltung und eröffnet neue Möglichkeiten in wissenschaftlichen, Umwelt- und historischen Archiven. Der 5D-Speicherkristall, der vom Optoelektronik-Forschungszentrum (ORC) der Universität Southampton entwickelt wurde, ist ein einzigartiges Datenspeichermedium, das fünf Dimensionen verwendet, um Informationen zu codieren.

5D-Speicherkristall

Der Begriff „5D“ bezieht sich auf die zwei optischen Dimensionen und drei räumlichen Koordinaten, die in den Kristall eingeschrieben sind. Mit ultrarasanten Lasern schreibt das Team Daten in nanostrukturierte Hohlräume im Siliziummaterial, wodurch eine äußerst langlebige und stabile Form der Speicherung entsteht. Ein menschliches Erbgut ist der vollständige Satz genetischer Anweisungen für einen Menschen, der im DNA codiert ist. Es besteht aus ungefähr 3 Milliarden Basenpaaren, die in 23 Chromosomenpaaren organisiert sind und sich im Zellkern jeder Zelle befinden. Obwohl es derzeit nicht möglich ist, Menschen, Pflanzen oder Tiere aus genetischen Daten synthetisch nachzubilden, gab es Fortschritte in der synthetischen Biologie. Daher könnte die Erhaltung von Genomen mithilfe von 5D-Speicherkristallen eines Tages eine entscheidende Rolle spielen, um ausgestorbene Arten (wie uns) in ferner Zukunft wiederzubeleben.

Die Schöpfer des 5D-Speicherkristalls hatten die Zukunft im Blick, wobei sie berücksichtigten, dass er möglicherweise lange nachdem die Menschen verschwunden sind entdeckt wird. Der Kristall wird im „Memory of Mankind“ Archiv aufbewahrt – einer einzigartigen Zeitkapsel in einer Salzhöhle in Hallstatt, Österreich. Dieses Archiv dient als Schutzschild, das die menschliche Geschichte und das Wissen für zukünftige Generationen bewahrt. Die Daten, die in den Kristall eingeschrieben sind, sind sorgfältig mit universellen Elementen wie Wasserstoff, Sauerstoff, Kohlenstoff und Stickstoff sowie den vier DNA-Basen – Adenin, Cytosin, Guanin und Thymin – die den genetischen Code bilden, annotiert. Außerdem sind die molekulare Struktur der DNA und die Anordnung der Gene in den Chromosomen dargestellt, wodurch klare Anweisungen zur Interpretation der gespeicherten genetischen Informationen gegeben werden.

Es ist jedoch wichtig zu beachten, dass die 5D-Speicherkristalle eine hochspezialisierte Fähigkeiten und fortschrittliche Ausrüstung erfordern, um die in den Kristallen gespeicherten Daten zu beschreiben und zu lesen. Daher müssen diejenigen, die nach einem Aussterbeereignis die menschliche Rasse wiederherstellen möchten, möglicherweise auf traditionelle Mittel zurückgreifen. Der Kristall, der aus geschmolzenem Quarz hergestellt ist, gehört zu den chemisch und thermisch widerstandsfähigsten Materialien, die auf der Erde bekannt sind, und kann Temperaturen von bis zu 1000°C standhalten, direkten Stoßkräften von bis zu 10 Tonnen pro Quadratzentimeter widerstehen und wird von langfristiger Exposition gegenüber kosmischer Strahlung nicht beeinträchtigt. Die Langlebigkeit und Speicherkapazität des 5D-Speicherkristalls brachte ihm 2014 einen Eintrag im Guinness-Buch der Rekorde ein, da er als das widerstandsfähigste Datenspeichermaterial gilt, das jemals entwickelt wurde.