.

Biotecnología

Algún día el ADN sustituirá al disco duro

1

Los investigadores que han usado la biomolécula para codificar MP3s, archivos de texto y JPEGs afirman que será un medio de almacenaje competitivo dentro de unas décadas.

  • por Katherine Bourzac | traducido por Lía Moya (Opinno)
  • 06 Febrero, 2013

Algún día el ADN podría almacenar algo más que los planos de la vida, también podría albergar inmensas colecciones de documentos, música o vídeo en un formato tremendamente compacto que dura miles de años.

Investigadores del Instituto Europeo de Bioinformática  en Hinxton (Reino Unido), han probado un nuevo método para codificar de manera fiable distintos formatos de archivos informáticos comunes. Con el ritmo de caída del coste de secuenciar y sintetizar ADN, los investigadores calculan que este sistema de almacenaje biológico será competitivo en las próximas décadas.

La densidad de almacenaje de información del ADN es por lo menos mil veces mayor que la de otros medios existentes, pero hasta hace poco el coste de la síntesis de ADN era demasiado caro como para que la tecnología fuera más que una curiosidad. Sin embargo, los métodos convencionales de almacenaje de información digital durante periodos prolongados siguen presentando problemas. Las cintas magnéticas que se suelen usar para archivar datos acaban secándose y perdiendo su cobertura pasadas unas décadas. Y aunque el medio físico utilizado para almacenar información se mantenga intacto, los formatos de almacenado no dejan de cambiar. Lo cual significa que los datos deben transferirse a un nuevo formato o este puede acabar por no poder leerse.

En comparación, el ADN se mantiene estable a lo largo del tiempo y es un formato que muy probablemente siempre será útil. "Queremos separar el medio de almacenaje de la máquina que lo leerá", afirma Nick Goldman, el director del proyecto. "Siempre tendremos tecnologías para leer el ADN". Goldman señala que se han encontrado fragmentos intactos de ADN de hace decenas de miles de años y que el ADN es estable durante más tiempo aún si se refrigera o congela.

Los investigadores británicos codificaron ADN con un MP3 del histórico discurso "I Have a Dream" de Martin Luther King Jr., un PDF de un artículo científico, un archivo de texto ASCII con los sonetos de Shakespeare y una fotografía en color en formato JPEG. La densidad de almacenaje del ADN es de unos 2,2 petabytes por gramo.

Otros ya habían demostrado la posibilidad de usar el ADN como sistema de almacenaje. Este verano, por ejemplo, un grupo de investigadores dirigido por el profesor de genética de lea Universidad de Harvard (EE.UU.) George Church usó la tecnología para codificar un libro.

La diferencia que marca este nuevo trabajo, según Goldman, es que los investigadores se centraron en crear un diseño práctico que tolere los errores. Para hacer los archivos de ADN, los investigadores crearon software que convirtiera los 1s y 0s del mundo digital en el alfabeto genético de las bases de ADN, etiquetadas A, T, G y C. El programa se asegura de que no haya bases repetidas como "AA" o "GG", que conducen a mayores índices de error al sintetizar y secuenciar el ADN.

Los archivos se dividieron en segmentos, cada uno marcado por un código índice que contiene información respecto a qué archivo pertenece y dónde va colocado dentro de ese archivo,  el equivalente al título y número de página en las páginas de un libro.

El software de codificación también se asegura de que haya redundancia. Cada parte de un archivo se representa en cuatro fragmentos diferentes, así que aunque varios se degraden, aún debería ser posible reconstruir los datos.

En colaboración con Agilent Technologies de Santa Clara, California (EE.UU.), los investigadores sintetizaron los fragmentos de ADN y después demostraron que podían secuenciarlos con precisión y reconstruir los archivos. Este trabajo se describió ayer en la revista Nature.

El grupo de Goldman calcula que, en la actualidad, codificar datos en ADN cuesta 12.400 dólares por megabyte (unos 9.200 euros), más otros 220 dólares por megabyte para poder leer esos datos (unos 165 euros). Si el precio de la síntesis de ADN se reduce exponencialmente, como se espera que suceda en la próxima década, según Goldman, el almacenaje de datos en ADN pronto costará menos que archivar datos en cintas magnéticas.

Victor Zhirnov, director de programas para tecnologías de memoria en la Semiconductor Research Corporation de Durham, North Carolina (EE.UU.), afirma que dado que el coste actual es tan elevado, el almacenaje de datos en ADN probablemente encuentre sus primeras aplicaciones en archivos a largo plazo a los que no se accede con frecuencia. Mirando hacia el futuro, afirma, se imagina "una tecnología más agresiva" que sustituya a flash, la tecnología de memoria no volátil que se encuentra en los aparatos electrónicos portátiles actuales y que ya está llegando a sus límites de escalado. La clave será desarrollar sistemas de hardware completo que trabajen con ADN, no solo secuenciadores y sintetizadores.

Church, de Harvard, afirma que está trabajando en este mismo problema. "Podemos seguir mejorando progresivamente nuestra capacidad para leer y escribir ADN, pero yo quisiera salirme completamente de ese marco", afirma. Church se halla desarrollando un sistema para codificar directamente las señales analógicas como las de vídeo y audio en el ADN, eliminando por completo la necesidad de la electrónica convencional.

Biotecnología

Nuevas tecnologías y conocimientos biológicos empiezan a ofrecer opciones sin precedentes para mejorar nuestra salud.

  1. Las matemáticas facilitan la medición de la forma de las proteínas

    Analizar la diferencia en los resultados obtenidos a partir de las dos formas de determinar la estructura de la proteína ofrece nueva información sobre uno de los grandes desafíos de los biólogos moleculares

  2. Hígados humanos superenfriados resisten 27 horas fuera del cuerpo

    Este hito médico podría aumentar el número de trasplantes exitosos y salvar miles de vidas. El enfoque consiste en reducir la temperatura del órgano hasta  -6 °C sin que se congele y luego volverlo a calentar con una lenta transfusión de sangre templada

  3. Un error de ADN condena a las vacas sin cuernos editadas genéticamente

    Recombinetics utitlizó TALENs para eliminar los molestos cuernos del ganado y afirmó que sus animales eran 100 % bovinos. Pero un análisis de la FDA reveló que su genoma contiene genes bacterianos, algo que los sitúa en la categoría de organismo modificado genéticamente e impide su consumo