Наша цивилизация записана на компактных и жестких дисках, но эти накопители разрушаются удивительно быстро. Неужели нет получше способа оставить наследие историкам будущего? На первый взгляд, кажется, что цифровой мир состоит из пикселей и кода — не имея физической формы, как книги или каменные скрижали. Но Брюстер Кале хорошо осведомлен об обратном. «Цифра не так уже нематериальна, как думают люди», — говорит он. И знает, о чем говорит. Кале — основатель Internet Archive, онлайн-хранилища цифровой информации. Сканы журнальных статей и книг, видео, аудио и веб-сайты — данные интернет-архива занимают больше 20 петабайт — 20 миллионов гигабайт.
Все это хранится на физических носителях вроде жестких дисков или барабанах с магнитной лентой, и Internet Archive располагает складами, заполненными этими вещами, по всему миру. Но пространство, которое они занимают, не единственная проблема. Жесткие диски долго не живут. Материалы и в ряде случаев электронные компоненты этих форматов в конечном счете распадаются или перестают работать. Лазерные диски тоже «гниют». По самым консервативным оценкам, на такой вариант хранения можно полагаться 2-5 лет, после которых появляется риск потерять данные.
Учитывая то, что наша культура преимущественно цифровая в эти дни, как провести ее через века? Как сохранить всю эту информацию о наших институтах, обществах, культурах и научных открытиях надолго? Мы производим так много данных в наши дни, что распечатать их не представляется возможным. К чему будут обращаться археологи будущего, если захотят узнать, как мы жили?
Оказывается, существует возможность того, что археологи будут читать наши данные — как книгу с текстом — по нашей ДНК, сознательно заключая информацию в «синтетические окаменелости». В будущем работа с генетическом кодом, которым обладают все живые организмы, будет проще и дешевле. Роберт Грасс из Швейцарской высшей технической школы (ETH) в Цюрихе, и его коллега Рейнхард Хеккель разработали один метод кодирования данных в ДНК.
Как он работает? Ведь ДНК сама по себе не особо хорошо сохраняется. «Если вы отправитесь в мир, бросите ее в подполье или оставите валяться в течение некоторого времени, так-то ДНК стабильной не будет. Она распадается за полгода или около того — или даже быстрее при определенных условиях, — объясняет Грасс. — Поэтому мы искали способ стабилизировать ДНК».
Решение? Синтетические окаменелости. Грасс и его коллеги знали, что нужно найти подходящий инертный материал — который не будет реактивным и который нельзя легко повредить. В природе ДНК лучше всего сохраняется в кости при очень низкой температуре. Поэтому недавно ученые сумели прочитать ДНК, обнаруженную в костях лошади возрастом 700 000 лет, например. Но хотя фосфат кальция в костях обладает прекрасной химической структурой для инкапсулирования ДНК, у него есть один существенный недостаток: он растворяется в воде.
Команда ETH остановилась на известном всем нам материале: стекле (кремнезем). «Мы, химики, любим стекло. Все всегда делается в стеклянной посуде — мы используем ее для наших реакций, потому что она чрезвычайно устойчива», — говорит Грасс.
Хотя стеклянный стакан или бутылка не внушают доверия в плане прочности, стекло, используемое в ETH, невероятно прочное, потому что очень маленькое — порошок, по сути. Каждая частичка, которая содержит крупицу ДНК, всего 150 нанометров в ширину. Замораживайте его, бейте, оказывайте механическое давление — все равно.
Такое стекло может выдержать даже чрезвычайно высокую температуру, но с одной оговоркой: если внутри нет ДНК. Грасс говорит, что она уничтожается при температуре порядка 200 градусов по Цельсию, поэтому если частицы выживут в огне пожара в библиотеке будущего, данные — нет. Лучшая температура для хранения искусственных окаменелостей — -18 градусов по Цельсию, она предотвращает постепенное разрушение со временем.
Прочитать ДНК весьма просто, но чтобы извлечь ее из этих частиц кремнезема, необходима специальная техника с использованием тщательно подготовленного раствора фторида. Грасс отмечает, что по этой причине вместе с архивом нужно будет оставлять инструкцию, причем так, чтобы она была доступной для цивилизаций или ученых далекого будущего. «Например, камень, на котором можно выгравировать инструкции», — предложил он в качестве примера.
Это своего рода проблема, которую другие пытались решить множеством способов. Кале приводит в пример Розеттский камень — это архив 1500 человеческих языков. На нем выгравировано объяснение и текст всего архива, закрученный в спираль, начало которой легко найти невооруженным глазом. Спираль становится меньше и меньше, но весь диск можно считать с оптическим микроскопом.
Объекты вроде Розеттского диска самой своей формой и надписью сообщают, что в них есть что-то интересное и ценное. С микроскопическим порошком сообщить об этом будет сложнее, поэтому Грасс и коллеги работают над этим вопросом. В принципе, их подход предлагает надежный способ сохранить важную информацию на много тысяч, если не на миллион лет.
Один из недостатков в том, что запись ДНК, в отличие от ее считывания, в настоящее время представляет собой дорогой процесс. «Вам придется выбирать, что хранить, и определять, почему это важно, — комментирует Грасс. — А это очень, очень сложный выбор».
Интересен и тот факт, что человечество выбирает для сохранения чаще всего не то, что является наиболее показательным и может рассказать о нас интересные вещи. Наш мусор, на протяжении всей истории, был золотой жилой для археологов, пытающихся понять, как действительно жили люди былых эпох. Но переживет ли мусор тысячелетие или нет, это уже как повезет, дело случая.
Цивилизации всегда обращаются в прах, в конце-то концов. Возможно, наш прах поведает историю о нас. Мелкая пыль, содержащая ДНК — и самую ценную информацию нашего времени.
