Por más eficientes que puedan ser los sistemas de almacenamiento de datos electrónicos, no tienen nada que envidiarle a la versión de la naturaleza: el ADN. Una nueva técnica para escribir datos en el ADN funciona como una imprenta y lo hace lo suficientemente fácil como para que cualquiera pueda hacerlo.
Escribir datos en el ADN normalmente implica sintetizar hebras letra por letra, como si se ensartaran cuentas en un hilo. Obviamente, se trata de un proceso muy lento, especialmente cuando puede haber miles de millones de esas letras, o bases, en una secuencia de ADN dada.
Pero la nueva imprenta de ADN acelera drásticamente el proceso. El equipo creó un conjunto de 700 bloques de ADN, cada uno con 24 bases, que funcionan como piezas de tipos móviles. Se pueden organizar en el orden deseado y luego se pueden usar para “imprimir” sus datos en hebras de ADN de plantilla. En lugar de escribir un bit por vez, esta imprenta lo acelera hasta 350 bits simultáneamente, por reacción.
Para simplificar el proceso, los datos no se codifican en las letras GCAT habituales del ADN, sino en los conocidos unos y ceros del código binario. En este caso, se colocaron marcadores químicos en algunos bloques de ADN, pero no en otros: los que tenían marcadores representaban unos y los que no, ceros.
El equipo probó la técnica almacenando imágenes, incluidos 16.833 bits de una antigua calca china de un tigre y una foto de un panda compuesta por más de 252.500 bits. Después de algunos ajustes, se pudo recuperar el 100% de los datos utilizando métodos estándar de lectura de ADN.
Para demostrar lo fácil que podría ser su uso, el equipo realizó un experimento con 60 personas. Los participantes utilizaron una plataforma de software llamada iDNAdrive para codificar fragmentos de texto de su elección, con un total de alrededor de 5.000 bits. Los datos se leyeron con éxito con una precisión del 98,58%.
El atractivo del almacenamiento de datos de ADN es claro. Por un lado, es increíblemente denso: se ha estimado que se podrían almacenar más de 10 mil millones de gigabytes de datos en solo 1 cm3 de ADN. Mejor aún, almacenados en las condiciones adecuadas, estos datos pueden durar miles o incluso millones de años, lo que los convierte en un gran sistema de archivo.
La lectura de datos del ADN es relativamente rápida, pero la escritura es el cuello de botella. Lo mismo podría decirse del texto en la antigüedad, por lo que los investigadores del nuevo estudio aplicaron una solución similar.
La invención de la imprenta de tipos móviles permitió la producción masiva de los primeros textos. Los caracteres individuales en sus propios sellos pequeños se podían organizar en grandes bloques para imprimir muchas copias rápidamente. La inspiración para la imprenta de tipos móviles moleculares surgió de la forma en que nuestras propias células almacenan y procesan datos.
Cada célula de su cuerpo contiene su genoma completo. Lo que diferencia a las células en varios tejidos es una capa adicional de información llamada epigenoma. Los marcadores químicos adjuntos indican qué genes deben activarse o desactivarse para permitir que las células realicen diferentes funciones. Por decirlo de otra manera, si tu cuerpo fuera una empresa, todos los empleados reciben el mismo manual, pero los diferentes departamentos (cerebro, hígado, piel, etcétera) tienen diferentes capítulos resaltados, por lo que las células saben la información específica que necesitan para hacer su trabajo.
En la nueva imprenta de ADN, estos marcadores, o grupos metilo, contienen la información que se escribe y se vuelve a leer. Los bloques de ADN son las piezas de tipo móvil y las hebras de ADN en blanco son el papel.
Cuando se necesita una determinada secuencia, se seleccionan los bloques correspondientes y se colocan en solución con la plantilla. Una vez allí, los bloques se unen a regiones específicas a lo largo de la plantilla de ADN.
Finalmente llega la tinta. Una enzima copia todos los grupos metilo de los bloques en cada parte de la plantilla de ADN. Más tarde, un dispositivo de secuenciación de nanoporos puede leer el patrón de unos y ceros para recrear los archivos digitales almacenados.
Debido a que los bloques se autoensamblan en la hebra de ADN de la plantilla, se escribe mucho a la vez, en lugar de poco a poco. Acelerar el proceso y hacerlo accesible a los no científicos podría ayudar a que el ADN se convierta en un medio viable de almacenamiento de datos.
El artículo fue publicado en la revista Nature.
Fuente: Science Alert.
