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Por qué el ADN reemplazará algún día el disco duro
Algún día, el ADN podría almacenar algo más que los planos de la vida; también podría albergar vastas colecciones de documentos, música o videos en un formato increíblemente compacto que durará miles de años.
Investigadores del Instituto Europeo de Bioinformática en Hinxton, Reino Unido, han demostrado un nuevo método para codificar de manera confiable varios formatos comunes de archivos de computadora de esta manera. A medida que el precio de secuenciar y sintetizar ADN continúe bajando, estiman los investigadores, este medio de almacenamiento biológico será competitivo en las próximas décadas.
La densidad de almacenamiento de información del ADN es al menos mil veces mayor que la de los medios existentes, pero hasta hace poco el costo de la síntesis de ADN era demasiado alto para que la tecnología fuera algo más que una curiosidad. Sin embargo, los métodos convencionales de almacenamiento de información digital durante períodos prolongados siguen planteando problemas. Las cintas magnéticas que se utilizan normalmente para el almacenamiento de archivos se vuelven frágiles y pierden su recubrimiento después de algunas décadas. E incluso si el medio físico utilizado para almacenar información permanece intacto, los formatos de almacenamiento siempre están cambiando. Esto significa que los datos deben transferirse a un nuevo formato o podrían volverse ilegibles.
El ADN, por el contrario, permanece estable a lo largo del tiempo y es un formato que siempre es probable que sea útil. Queremos separar el medio de almacenamiento de la máquina que lo leerá, dice el líder del proyecto. Nick Goldman . Siempre tendremos tecnologías para leer el ADN. Goldman señala que se han encontrado fragmentos de ADN intactos de decenas de miles de años de antigüedad y que el ADN es estable incluso por más tiempo si se refrigera o congela.
Los investigadores del Reino Unido codificaron el ADN con un MP3 del discurso I Have a Dream de Martin Luther King Jr., un PDF de un artículo científico, un archivo de texto ASCII de los sonetos de Shakespeare y una fotografía en color JPEG. La densidad de almacenamiento de los archivos de ADN es de aproximadamente 2,2 petabytes por gramo.
Otros han demostrado antes el almacenamiento de datos de ADN. Este verano, por ejemplo, los investigadores dirigidos por el profesor de genética de la Universidad de Harvard Iglesia de San Jorge utilizó la tecnología para codificar un libro (consulte Un libro completo almacenado en ADN).
La diferencia con el nuevo trabajo, dice Goldman, es que los investigadores se centraron en un diseño práctico y tolerante a errores. Para hacer los archivos de ADN, los investigadores crearon un software que convirtió el 1 arena 0 s del reino digital en el alfabeto genético de bases de ADN, etiquetadas como A, T, G y C. El programa asegura que no haya bases repetidas como AA o GG, que conducen a tasas de error más altas al sintetizar y secuenciar el ADN.
Los archivos se dividieron en segmentos, cada uno con un código de índice que contiene información sobre a qué archivo pertenece y dónde pertenece dentro de ese archivo, análogo al título y el número de página en las páginas de un libro.
El software de codificación también garantiza cierta redundancia. Cada parte de un archivo está representada en cuatro fragmentos diferentes, por lo que incluso si varios se degradan, aún debería ser posible reconstruir los datos.
Trabajando con Tecnologías Agilent de Santa Clara, California, los investigadores sintetizaron los fragmentos de ADN y luego demostraron que podían secuenciarlos y reconstruir con precisión los archivos. Este trabajo se describe hoy en la revista Naturaleza .
El grupo de Goldman estima que la codificación de datos en el ADN cuesta actualmente $ 12,400 por megabyte, más $ 220 por megabyte para leer esos datos. Si el precio de la síntesis de ADN se reduce en dos órdenes de magnitud, como se espera que suceda en la próxima década, dice Goldman, el almacenamiento de datos de ADN pronto costará menos que el archivo de datos en cintas magnéticas.
Victor Zhirnov, director de programas de tecnologías de la memoria en el Corporación de investigación de semiconductores en Durham, Carolina del Norte, dice que debido a que el costo actual es tan alto, el ADN de almacenamiento de datos probablemente encontrará su uso más temprano en archivos a largo plazo a los que no se accede con frecuencia. De cara al futuro, dice, puede imaginar una tecnología más agresiva para reemplazar el flash, la tecnología de memoria no volátil que se encuentra en la electrónica portátil, que ya está alcanzando sus límites de escala. La clave será desarrollar sistemas de hardware completos que funcionen con ADN, no solo secuenciadores y sintetizadores.
La Iglesia de Harvard dice que está trabajando en este mismo problema. Podemos seguir mejorando gradualmente nuestra capacidad para leer y escribir ADN, pero quiero saltar completamente fuera de esa caja, dice. Church está desarrollando actualmente un sistema para codificar directamente señales analógicas como video y audio en ADN, eliminando por completo la electrónica convencional.