Almacenamiento de datos digitales en el ADN

Una alternativa viable con casos exitosos para guardar información en moléculas de ácido desoxirribonucleico.

Es bien sabido que el ácido desoxirribonucleico (ADN) almacena nuestra información genética, sin embargo, un número creciente de científicos investigadores y técnicos de IT están reconociendo el potencial del ADN para almacenar datos no genéticos.

El almacenamiento de datos digitales de ADN se define como el proceso de codificación y decodificación de datos binarios hacia y desde cadenas de ADN sintetizadas.

¿Cuál es la importancia de esta hazaña? Todos nuestros pensamientos y acciones en estos días, a través de fotos y videos, incluso nuestras actividades físicas, se almacenan como datos digitales. La humanidad genera colectivamente más datos cada año que toda la historia humana anterior. Esto supone un reto para construir sistemas de almacenamiento cada vez más asequibles.

Las moléculas del ADN se encuentra en casi todas las células del cuerpo humano. Almacena información biológica como el color de los ojos, el color del cabello y el tono de la piel. Los datos genéticos contenidos en el ADN sirven como un modelo para que cada célula realice sus funciones. El ADN esencialmente "programa" el cuerpo humano.

El Ácido Desoxirribonucleico está formado por cuatro componentes básicos: adenina, guanina, citosina y timina (conocida como AGCT). A partir de estas cuatro bases, el ADN forma grupos de tres nucleótidos, codones: que es la unidad que da instrucciones a nuestras células sobre la formación de proteínas.

Estos antecedentes de biología son importantes para entender la alternativa a los discos duros, de cómo están progresando por las capacidades de almacenamiento que puede llegar a tener. La información se puede almacenar en la secuencia de estas letras, convirtiendo el ADN en una nueva forma de tecnología de la información. Ya está secuenciado (leído), sintetizado (escrito) y copiado con precisión, el ADN es increíblemente estable, como lo ha demostrado la secuenciación completa del genoma de un caballo fósil que vivió hace más de 500,000 años. Almacenarlo no requiere mucha energía: podría hacerse con precisión, cantidades masivas de información a una densidad muy superior a la de los dispositivos electrónicos.

La perspectiva del almacenamiento usando el ADN no es meramente teórica. Los investigadores de la Universidad de Washington y Microsoft Research han desarrollado un sistema totalmente automatizado para escribir, almacenar y leer información codificada en ADN.

Para almacenar algo digitalmente, como una foto, la convertimos en bits o códigos binarios. Cada pixel en una foto en blanco y negro es simplemente un cero o un uno. Y podemos escribir en el ADN de la misma manera que una impresora de inyección de tinta puede imprimir letras en una página: esos ceros y unos se convierten a A, T, C y G entonces lo escribimos, podemos almacenarlo y cuando queremos recuperar la fotografía, simplemente tendríamos que secuenciarlos.

El reto en realidad está en la tecnología y los dispositivos que harían estas operaciones. Las barreras financieras y de ingeniería para el almacenamiento viable de datos no genéticos en el ADN están aún en su infancia, superarlas provocaría una revolución en el almacenamiento y la seguridad, permitiendo que grandes cantidades de archivos se almacenen de forma segura en solo un gramo de materia.

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Referencias:

Langston, Jennifer. Microsoft. (2019). With a “hello,” Microsoft and UW demonstrate first fully automated DNA data storage https://news.microsoft.com/innovation-stories/hello-data-dna-storage/ consultado septiembre, 2019.