El ADN puede almacenar datos en bits después de la actualización epigenética
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| Los marcadores químicos adheridos a unidades prefabricadas de ADN pueden codificar fácilmente los datos. Fuente: Nobeastsofierce/SPL |
Los “ladrillos” de ADN, algunos de los cuales tienen etiquetas químicas, podrían algún día ser una alternativa al almacenamiento electrónico de información.
26 octubre 2024.- El ADN ha sido el depósito de datos de referencia de la humanidad durante milenios. Es resistente y compacto, y tiene tanta densidad de información que un solo gramo puede contener datos suficientes para 10 millones de horas de video de alta definición. Pero siempre hay margen de mejora.
Un método innovador permite ahora que el ADN almacene información en forma de código binario (las mismas cadenas de 0 y 1 que utilizan los ordenadores estándar). Algún día, esto podría resultar más barato y rápido que codificar la información en la secuencia de los bloques que forman el ADN, que es el método que utilizan las células y la mayoría de los esfuerzos por aprovechar el ADN para almacenar datos generados artificialmente .
El método es tan sencillo que 60 voluntarios de distintos ámbitos pudieron utilizarlo para almacenar el texto que eligieron. Muchos de ellos inicialmente no pensaron que la técnica funcionaría, dice Long Qian, biólogo sintético computacional de la Universidad de Pekín en Beijing y autor del estudio 1 que describe la técnica. “Cuando vieron la secuencia y obtuvieron el texto correcto, empezaron a creer que podían hacerlo”, afirma.
Memoria corta
La técnica es sólo uno de los muchos esfuerzos por transformar el ADN en un sustituto sostenible de las opciones de almacenamiento electrónico estándar , que no pueden seguir el ritmo de la creciente producción de datos del mundo. “Estamos alcanzando límites físicos”, dice Nicholas Guise, físico del Instituto de Investigación de Georgia Tech en Atlanta. Y estamos generando cada vez más datos todo el tiempo.
La enorme capacidad de almacenamiento del ADN lo convierte en una alternativa atractiva. Además, si se protege de la humedad y la luz ultravioleta, el ADN puede durar cientos de miles de años . En cambio, los discos duros electrónicos deben reemplazarse cada pocos años o los datos se corrompen.
La forma más obvia de almacenar información en el ADN es incorporando los datos a la secuencia de ADN, un proceso que requiere sintetizar una cadena de ADN desde cero. Este método es lento y mucho más costoso que el almacenamiento electrónico de datos.
Para desarrollar un método más barato y rápido, Qian y sus colegas se fijaron en el «epigenoma», una variedad de moléculas que las células utilizan para controlar la actividad genética sin modificar la secuencia del ADN en sí. Por ejemplo, se pueden añadir o eliminar moléculas llamadas grupos metilo del ADN para modificar su función.
Qian y sus colegas desarrollaron un sistema en el que una serie de “ladrillos” de ADN cortos y prefabricados (con o sin grupos metilo) se podían añadir a un tubo de reacción para formar una cadena de ADN en crecimiento con el código binario correcto. Para recuperar los datos, los investigadores utilizan una técnica de secuenciación de ADN que puede detectar los grupos metilo a lo largo de la cadena de ADN. Los resultados se pueden interpretar como un código binario, en el que la presencia de un grupo metilo corresponde a un 1 y la ausencia a un 0.
Retrato de panda en el ADN
Como la técnica utiliza fragmentos prefabricados de ADN, podría optimizarse aún más para la producción en masa. Eso haría que fuera mucho más barato que sintetizar una cadena de ADN a medida para cada bit de información que se vaya a almacenar. El próximo obstáculo, será ver qué tan bien se escala el sistema para acomodar grandes conjuntos de datos.
Para lograr ese objetivo, Qian y sus colegas codificaron y luego leyeron las instrucciones para crear una imagen de un tigre de la dinastía Han en la antigua China y una imagen en color de un panda en un entorno verde y exuberante. Las imágenes se codificaron en casi 270.000 unos y ceros, o "bits".
Por ahora, el campo aún necesita reducir los costes antes de poder competir con el almacenamiento electrónico de datos. El almacenamiento de ADN tiene un largo camino por recorrer antes de que pueda volverse comercialmente relevante, pero no cabe duda de que se trata de una tecnología disruptiva.
Fuente: Zhang, C., Wu, R., Sun, F. et al. Parallel molecular data storage by printing epigenetic bits on DNA. Nature 634, 824–832 (2024). https://doi.org/10.1038/s41586-024-08040-5
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