En caso de que nos extingamos, nuestro genoma no lo hará. Un equipo de investigadores ha conseguido guardar el ADN humano en un disco tan duro como el cuarzo y resiste la radiación cósmica.
Investigadores de la Universidad de Southampton, en Inglaterra, han conseguido codificar el genoma humano completo en un cristal de memoria 5D, un formato revolucionario de almacenamiento de datos que puede sobrevivir sin sufrir alteraciones durante miles de millones de años.
El equipo de científicos espera que este cristal 5D pueda proporcionar las bases biotecnológicas para desarrollar un plan destinado a restaurar la humanidad tras verse esta al borde de la extinción, ya sea dentro de miles, millones o incluso miles de millones de años. Eso sí, si la tecnología del futuro lo permite.
Incluso los investigadores barajan la posibilidad que, si el plan falla y desaparecemos de la faz de la Tierra, una civilización alienígena pueda volver a fabricarnos desde cero, si el cristal de memoria 5D cayera en sus manos dentro de miles de millones de años.
Un registro de los ADN de las especies actuales
Con los pies más en la Tierra, esta tecnología también podría utilizarse para crear un registro duradero de los genomas de especies de plantas y animales en peligro de extinción, que a fecha de hoy superan las 8.000 especies, desde mamíferos hasta vegetales, según la Lista Roja de la Unión Internacional para la Conservación de la Naturaleza (IUCN)
El cristal de memoria 5D ha sido desarrollado por el Centro de Investigación en Optoelectrónica (ORC) de la Universidad de Southampton. A diferencia de otros formatos de almacenamiento que se degradan con el tiempo, los cristales de memoria 5D pueden almacenar hasta 360 terabytes de información estable durante miles de millones de años, incluso a altas temperaturas.
Este material de vidrio nanoestructurado ostenta el récord Guinness, otorgado en 2014, por ser el medio de almacenamiento de datos más duradero, con una vida útil útil estimada de 13.800 millones de años (aproximadamente la edad actual del universo).
Soporta una temperatura de 1.000 ºC y el bombardeo de la radiación cósmica
El cristal, similar al cuarzo fundido, presenta una extraordinaria resistencia química y térmica. Puede soportar temperaturas extremas tanto por debajo como por encima de los cero grados centígrados; en este sentido, no se inmuta incluso a 1.000 °C. Además, resiste fuerzas de impacto directo de hasta diez toneladas por centímetro cuadrado y no se ve afectado por largas exposiciones a la radiación cósmica.
Consciente de estas superpropiedades, el equipo de la Universidad de Southampton, liderado por el profesor Peter Kazansky, se puso manos a la obra para meter el genoma humano, con 3.200 millones de pares de bases o letras genéticas, en uno de sus cristales de memoria del tamaño de una moneda.
Kazansky y sus colegas utilizaron láseres ultrarrápidos para grabar con precisión la información contenida en la molécula de ácido desoxirribonucleico humano en «vacíos nanostructurados orientados dentro del sílice del disco». Dicho de una forma sencilla, en huecos de tan solo 20 nanómetros de ancho (un nanómetro equivale a una mil millonésima parte de un metro).
Dos dimensiones ópticas y tres coordenadas espaciales
Mientras que la mayoría de las herramientas tradicionales de almacenamiento de información, como el papel y la cinta magnética, son bidimensionales, el método de codificación usado por el grupo de Kazansky «utiliza dos dimensiones ópticas y tres coordenadas espaciales para escribir en todo el material». De ahí, el añadido «5D» al nombre del cristal de memoria.
La longevidad de los cristales es mareante. Cualquiera de ellos podría sobrevivir a cualquier especie actual, e incluso podría asistir al fin del mundo, dentro de 5.500 millones de años, más o menos, cuando el Sol se convierta en una gigante roja y se la trague.
Kazansky es consciente de que poco podemos hacer en la actualidad con el ADN humano almacenado en su cristal de memoria 5D. A fecha de hoy, los científicos no disponen ni de los conocimientos ni de las herramientas para crear sintéticamente plantas, animales y mucho menos seres humanos a partir del ADN codificado en la moneda de cristal.
La primera bacteria sintética
Ahora bien, en los últimos años se han producido importantes avances en biología sintética, un campo interdisciplinario que combina principios de biología, ingeniería y ciencias de la computación para diseñar y construir nuevos sistemas biológicos y organismos.
El objetivo de la biología sintética no es otro que crear organismos con funciones específicas que no se encuentran en la naturaleza, utilizando herramientas de ingeniería genética y biotecnología.
Entre los logros de esta disciplina emergente cabe mencionar la creación de una bacteria sintética por el equipo del biólogo y empresario estadounidense Craig Venter, en 2010. Tras más de quince años de trabajo, él y su equipo lograron fabricar el genoma completo de la bacteria Mycoplasma mycoides.
El primer organismo con un código ADN completamente sintético
El siguiente avance en la génesis de vida artificial ocurrió en 2017, cuando un equipo de científicos de distintos países consiguió sintetizar el primer genoma artificial de un organismo eucariota, conocido como la levadura de la cerveza (Saccharomyces cerevisiae), al que se le llamó Sc2.0.
Por último, dos años más tarde, un grupo de científicos de la Universidad de Cambridge, en le Reino Unido, creó el primer organismo vivo del mundo con un código ADN completamente sintético. La bacteria, denominada Syn61, era una versión artificial de Escherichia coli, una bacteria habitual en nuestros intestinos.
«Sabemos por el trabajo de otros que el material genético de organismos simples puede sintetizarse y utilizarse en una célula existente para crear un espécimen vivo viable en un laboratorio —asegura Kazansky en una nota de prensa de la Universidad de Southampton. Y añade—: El cristal de memoria 5D abre nuevas posibilidades para que otros investigadores construyan un depósito eterno de información genómica a partir del cual se podrían restaurar organismos complejos, como plantas y animales, si la ciencia lo permitiera en el futuro».
Guardado en una cápsula del tiempo
Para probar este concepto, el equipo de Kazansky creó un cristal de memoria 5D que contiene el genoma humano completo. Cada letra de las más de 3.200 millones que integran el ADN humano, se secuenció 150 veces, para asegurarse de que estaba en la posición correta. El trabajo de secuenciación de lectura profunda se realizó en colaboración con Helixworks Technologies, en Cork (Irlanda).
El cristal de memoria 5D con nuestro ADN está guardado bajo llave en el archivo de la Memoria de la Humanidad, un proyecto de cápsula del tiempo ubicado en una cueva de sal en Hallstatt (Austria) que tiene como objetivo preservar el conocimiento humano a largo plazo.
Al diseñar el cristal, el equipo de Kazansky se planteó la pregunta de que si los datos almacenados en su seno podrían ser recuperados por una inteligencia —natural o artificial—que llegara a nuestro planeta después de la extinción de la humanidad. Es posible que ese momento se encuentre tan lejos en el futuro que no exista ningún marco de referencia.
Instrucciones para reconstruirnos desde cero
«La clave visual inscrita en el cristal proporciona al descubridor el conocimiento sobre qué datos se almacenan dentro y cómo podrían ser utilizados», explica Kazansky.
Por encima de los densos planos de datos que contiene, la clave muestra los cuatro 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 colocación en la estructura de doble hélice del ADN; y cómo se colocan los genes en un cromosoma, que luego puede insertarse en una célula.
Para su proyecto, Kazansky y su equipo se inspiraron en las placas de las sondas Pioneer 10 y Pioneer 11 de la NASA. Se trata de dos placas de oro que llevan grabados mensajes y símbolos diseñados para comunicar información sobre la humanidad y la ubicación de la Tierra a posibles civilizaciones extraterrestres.
El equipo de la Universidad de Southampton confía en que la tecnología del cristal de memoria superará el tiempo de supervivencia de las planchas a bordo de las dos sondas espacies; la Pioneer 11 se encuentra en la constelación de Scutum, a una distancia de 16.893.825.208 kilómetros de la Tierra.
«Desconocemos si el cristal alcanzará la misma distancia que las placas Pioneer, pero es razonable esperar que cada disco perdure más allá de su tiempo esperado», concluye Kazansky.
