A lo largo de la historia humana, las personas han ideado todo tipo de sistemas de almacenamiento de datos, desde inscripciones cuneiformes y cinceladas hasta discos duros y discos compactos. Pero todos tienen una cosa en común: en algún momento, se degradan.
Es por eso que los investigadores han estado en una búsqueda para encontrar un almacenamiento de datos más duradero, como diamantes e incluso ADN. Ahora, por primera vez, informa Gina Kolata en The New York Times, los científicos han codificado una breve película en el ADN de las células vivas utilizando la técnica de edición de genes CRISPR-Cas, un movimiento que podría conducir a la grabación celular de datos de salud. Publicaron sus resultados esta semana en la revista Nature.
El concepto detrás del almacenamiento de datos de ADN es relativamente simple. Mientras que los archivos digitales se almacenan esencialmente grabando una serie de los números 0 y 1, el ADN puede almacenar los mismos datos al codificar la información en sus cuatro nucleobases, A, G, C y T.
Como informa Robert Service en Science, los científicos han estado haciendo exactamente eso desde 2012, cuando los genetistas codificaron por primera vez un libro de 52, 000 palabras en ADN. Aunque inicialmente ineficiente, con el tiempo la tecnología ha mejorado. En marzo, un equipo de investigadores informó que habían codificado seis archivos, incluido un sistema operativo de computadora y una película en fragmentos sintéticos de ADN.
Para este último estudio, los investigadores eligieron una película de un caballo galopante grabada por el fotógrafo británico Eadweard Muybridge en 1878, una de las primeras imágenes en movimiento jamás grabadas, capturada en un intento de descubrir si los caballos que corren tienen los cuatro pies fuera del suelo.
Los investigadores utilizaron el sistema CRISPR-Cas para transferir el ADN a la bacteria. Este sistema aprovecha el poder de las defensas inmunes bacterianas para alterar el ADN de la bacteria, explica Ian Sample para The Guardian . Cuando los virus invaden, las bacterias envían enzimas para cortar el código genético del virus. E incorpora fragmentos del ADN del virus en su propia estructura para recordar al invasor en caso de futuros ataques. Los científicos pueden manipular este sistema, controlando qué fragmentos de ADN se enganchan en el genoma bacteriano.
Los investigadores crearon una cadena sintética de ADN que contiene un bloque de cinco cuadros de este video, así como una imagen de una mano: las letras de las bases nucelo que representan el tono y la posición de los píxeles de cada imagen. "Los científicos luego alimentaron las hebras de ADN a la bacteria E. coli", escribe Sample. "Los insectos trataron las tiras de ADN como virus invasores y las agregaron a sus propios genomas".
"Entregamos el material que codificaba las imágenes de los caballos cuadro por cuadro", dice el neurocientífico de Harvard Seth Shipman, primer autor del estudio, a Sample. “Luego, cuando secuenciamos la bacteria, observamos dónde estaban los cuadros en el genoma. Eso nos indicó el orden en que deberían aparecer los marcos ”.
Como informa Sample, los investigadores permitieron que las bacterias se multiplicaran durante una semana, transmitiendo el ADN a través de muchas generaciones. Cuando secuenciaron el genoma de la bacteria, pudieron reconstruir las imágenes codificadas con una precisión del 90 por ciento.
Si bien sería genial tener la trilogía de El Señor de los Anillos codificada en tu ADN algún día, Shipman le dice a Kolata que ese no es realmente el objetivo de esta investigación en particular. En cambio, espera que la técnica pueda conducir a registradores moleculares que puedan recopilar datos de las células con el tiempo.
"Queremos convertir las células en historiadores", dice Shipman en un comunicado de prensa. "Visualizamos un sistema de memoria biológica que es mucho más pequeño y versátil que las tecnologías actuales, que rastreará muchos eventos de manera no intrusiva con el tiempo".
En última instancia, Shipman espera usar la técnica para estudiar el desarrollo del cerebro. En lugar de tratar de observar las células cerebrales a través de técnicas de imagen o mediante cirugía, estos registradores moleculares recopilarían datos a lo largo del tiempo de cada célula del cerebro, que luego podrían ser decodificados por los investigadores.
Pero ese día aún está lejos y la investigación actual es solo una prueba de concepto. "Lo que esto nos muestra es que podemos obtener la información, podemos obtener la información y también podemos entender cómo funciona el tiempo", dice Shipman a Sample.
Si bien Shipman se centra en la salud, el mundo de la tecnología también está tomando nota de estos estudios de ADN. Antonio Regalado en MIT Technology Review informa que en mayo, Microsoft anunció que está desarrollando un dispositivo de almacenamiento de ADN y espera tener alguna versión operativa para el final de la década. Las ventajas del almacenamiento de ADN son bastante obvias, informa Regalado. El ADN no solo dura mil veces más que un dispositivo de silicio, sino que puede contener un quintillón de bytes de datos en un milímetro cúbico. Cada película jamás realizada podría almacenarse en un dispositivo más pequeño que un cubo de azúcar. El movimiento podría terminar con los días de centros de datos masivos que requieren energía para realizar un seguimiento de todo, desde grandes publicaciones hasta fotos de vacaciones.
