Récord de almacenamiento de datos en ADN

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Artículo publicado por Monya Baker el 16 de agosto de 2012 en Nature News

Se codifica un libro completo con ilustraciones en ADN.

Un trío de investigadores ha codificado el borrador de un libro completo en ADN. El tomo de 5,27 megabits contiene 53,246 palabras, 11 imágenes JPG y un programa JavaScript, convirtiéndolo en el mayor conjunto de datos no biológicos jamás almacenado de esta forma.

El ADN tiene el potencial de almacenar ingentes cantidades de información. En teoría, se pueden incorporar dos bits de datos en cada nucleótido — la unidad básica de una cadena de ADN — por lo que cada gramo de molécula de doble hebra podría almacenar 455 exabytes de datos (1 exabyte corresponde a 1018bytes). Un empaquetado tan denso supera a los dispositivos inorgánicos de almacenamiento de datos como las memorias flash, discos duros o incluso el almacenamiento basado en métodos de computación cuántica.

ADN © by JohnGoode


El libro, que adecuadamente es un tratado sobre biología sintética, fue codificado por los genetistas George Church y Sriram Kosuri del Instituto Wyss para Ingeniería Inspirada en la Biología en Boston, Massachusetts, y Yuan Gao, ingeniero biomédico de la Universidad Johns Hopkins en Baltimore, Maryland. Informan de su trabajo en el último ejemplar de la revista Science1.

Esto representa un avance significativo respecto a los proyectos anteriores – el mayor de los cuales codificó menos de 1/600 de los datos — pero los dispositivos flash orgánicos aún están a muchos años vista. Hay distintas razones por las que el método no es práctico para su uso cotidiano. Por ejemplo, para almacenar y recuperar información se necesitan varios días de trabajo de laboratorio, que se emplea en la sintetización de ADN desde cero o en su secuenciado para leer los datos.

El trabajo ilustra el potencial de los enfoques no convencionales, dice Stuart Parkin, que está desarrollando formas densas de medios de almacenamiento inorgánicos en el Centro de Ciencia y Aplicaciones Espintrónicas IBM-Stanford en San José, California. “Podríamos decir que las ciencias físicas han agotado su campo de juego de ideas, y ahora tenemos que ir más allá de ese mundo”, comenta. “Este acoplamiento del mundo biológico con el mundo físico desembocará en algunos dispositivos de almacenamiento muy interesantes en la próxima década”.

Corto y fácil

Codificar el libro de ADN no implicó el uso de una tecnología fundamentalmente nueva sino la aplicación creativa de técnicas ya existentes, explica Anne Condon, científica de la computación en la Universiad de British Columbia en Vancouver, que estudia cómo pueden usarse las moléculas de ADN en la computación.

Los anteriores intentos de almacenar información en el ADN se han encontrado con el problema de crear hebras largas perfectas. Las moléculas más cortas representan un desafío menor, por lo que Church y sus colegas mantuvieron sus hebras de almacenamiento en apenas 159 nucleótidos, y generaron múltiples copias de cada una para facilitar la captura y corrección de mutaciones.

En cada hebra única, los datos codificados estaban representados por 96 nucleótidos en forma de unos y ceros digitales; 19 nucleótidos mostraban cómo debían ordenarse los bloques de datos; y 44 nucleótidos permitían un secuenciado más fácil. El código binario de los investigadores asignaba un ‘cero’ a dos tipos de nucleótidos (As y Cs) y un ‘uno’ a los otros dos tipos (Gs y Ts).

“Se usan algunas ideas muy simples de forma muy elegante para mejorar la densidad de información que puede almacenarse”, dice Condon. Comenta que la tecnología funcionará mejor en aplicaciones especializadas en las que deba almacenarse la información durante mucho tiempo sin necesidad de leerse.

El periodo de almacenamiento ideal podría durar hasta siglos, dice Kosuri. Incluso auqnue otras tecnologías de almacenamiento queden obsoletas, como las cintas magnéticas o los discos flexibles, los investigadores siempre tratarán de mejorar la tecnología para leer y escribir ADN, debido a que la molécula es clave para la biología.

Y esto hará que los costes bajen con el tiempo, permitiendo que el almacenamiento de datos en ADN pase más allá del dominio de los proyectos de demostración. El coste de las tecnologías de secuenciado ya han caído a aproximadamente una milésima parte de lo que costaban hace cuatro años, señala Kosuri, y la síntesis de ADN ha logrado un descenso similar en los últimos 8 años. “El chip de ADN que usamos para este trabajo contenía 55 000 oligonucleótides”, añade. “Los últimos ya tienen un millón”.


Nature doi:10.1038/nature.2012.11194

Referencias:
1.- Church, G. M., Gao, Y. & Kosuri, S. Science http://dx.doi.org/10.1126/science.1226355 (2012).

Autor: Monya Baker
Fecha Original: 16 de agosto de 2012
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