Ciencia > Estados Unidos
Investigadores de EEUU fabrican un disco duro de ADN
El sistema, con el que se ha codificado un libro en una secuencia genética, multiplica por un millón la densidad de las memorias flash y garantizaría el acceso a la información durante milenios
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17 de agosto de 2012 a las 13:02
La ingente cantidad de información digital que está creando la humanidad crece más rápido que nuestra capacidad de almacenarla. Los discos magnéticos, los DVD o la memoria flash, además, no duran para siempre y las tecnologías que se usan hoy para leerlos puede que no existan en el futuro. La ciencia se ha vuelto ahora hacia un sistema de almacenamiento de datos que siempre ha estado ahí: el ADN, manual de instrucciones para el desarrollo y funcionamiento de todos los organismos vivos, podría ser el mejor disco duro.
Investigadores de la Escuela Médica de Harvard y de la universidad Johns Hopkins (EEUU) han conseguido codificar un libro y volver a leerlo usando técnicas de secuenciación genética. La obra, un texto sobre biología sintética publicado por uno de los investigadores, contenía 53.426 palabras y 11 imágenes.
También codificaron un pequeño programa en JavaScript con unas pocas instrucciones para el comportamiento del puntero del ratón. Con esto último querían comprobar que su sistema servía también para almacenar instrucciones ejecutables y no sólo texto e imágenes. Convertida a su versión electrónica, ocupaba un espacio de 5,27 megabits.
La secuencia de ceros y unos de esos 5,27 millones de bits fue codificada usando el alfabeto genético a razón de un bit por base: adenina (A) o citosina (C ) para los ceros y guanina (G) o timina (T) para los unos. Consiguieron una densidad de información de 5,5 petabits por milímetro cúbico. Para hacerse una idea, un petabit se corresponde con un millón de gigabits o mil millones de megabits.
“Las principales ventajas del almacenamiento en el ADN son la densidad y su longevidad. Por ejemplo, la densidad que hemos conseguido nosotros es más de un millón de veces mayor que la de la memoria flash o los discos duros. Esto se debe sobre todo al hecho de que el ADN puede ser almacenado en tres dimensiones y no en una superficie plana”, explica Sriram Kosuri, uno de los autores del trabajo publicado este jueves en la revista Science. “Además, la longevidad del ADN está en la escala temporal del milenio, lo que es mucho más que lo que ofrecen los sistemas tradicionales de almacenamiento”.
No es la primera vez que se usa el ADN como medio de almacenamiento digital. De hecho ya se logró en 1988. Pero la cantidad de datos almacenada fue de unos pocos bits y poco manejable. “El problema con los intentos anteriores, y por lo que se limitaron a unas pocas frases de información, es que requerían contar con largas cadenas de un ADN perfecto”, explica Kosuri. El coste y trabajo de sintetizar y secuenciar una cadena larga de ADN es casi disuasorio. “Nosotros codificamos pequeñas cantidades de información (96 bits) en muchos y cortos segmentos de ADN”, añade este experto en las nuevas generaciones de tecnología para la síntesis del ADN.
Lo que hicieron fue codificar los bits en 54.898 oligonucleótidos (secuencias cortas de ADN) de 159 pares de bases cada uno. Cada secuencia codificaba un bloque de información de 96 bits, otros 19 bit para indicar la localización exacta de ese bloque en el archivo y los 22 pares restantes para labores de amplificación y secuenciación. A la hora de recuperar la información sólo hubo errores en 10 bits de los 5,27 millones de ellos.
Pero el ADN no reemplazará a la memoria flash en los ordenadores de casa. Por un lado, el almacenamiento genético es inmutable, una vez que escribes los datos, quedan ahí para siempre, sin posibilidad de reescribirlos. Además, como dice Kosuri, “los datos no son de acceso aleatorio, lo que significa que no puedes recuperar una parte de la información fácilmente sin tener que leer todo el archivo”. De hecho, el acceso a los datos es muy lento. “Nos llevó sobre una semana sintetizarlos y otra secuenciarlos”, comenta Kosuri. Estas son las razones por las que los investigadores creen que la utilidad de su sistema de almacenamiento en el ADN estará en labores de archivo de la información antes que en los ordenadores.
Usar el ADN como almacenamiento digital puede tener unas consecuencias inesperadas aunque poco probables. Los autores del trabajo mencionan que el ADN se podría convertir en una forma de criptografía o esconder un virus informático. Ellos mismos han incluido un programa ejecutable aunque para algo tan inocente como operar el cursor del ratón.
Pero hay un riesgo aún mayor aunque todavía más improbable: un aparentemente inofensivo documento digital podría resultar ser un ADN infeccioso una vez convertido siguiendo el sistema usado en la investigación.
“Creo que el riesgo es mínimo. Las posibilidades de que codifiquemos algo funcional y que el ADN entre en una célula y sea expresado son cercanas a cero”, asegura Kosuri, coautor del trabajo. En todo caso, añade, “si llevamos esta tecnología a gran escala, no hay nada que impida usar polímeros diferentes al ADN que no sean biológicos”.
Vía Materia
Investigadores de la Escuela Médica de Harvard y de la universidad Johns Hopkins (EEUU) han conseguido codificar un libro y volver a leerlo usando técnicas de secuenciación genética. La obra, un texto sobre biología sintética publicado por uno de los investigadores, contenía 53.426 palabras y 11 imágenes.
También codificaron un pequeño programa en JavaScript con unas pocas instrucciones para el comportamiento del puntero del ratón. Con esto último querían comprobar que su sistema servía también para almacenar instrucciones ejecutables y no sólo texto e imágenes. Convertida a su versión electrónica, ocupaba un espacio de 5,27 megabits.
Un almacén en tres dimensiones
La secuencia de ceros y unos de esos 5,27 millones de bits fue codificada usando el alfabeto genético a razón de un bit por base: adenina (A) o citosina (C ) para los ceros y guanina (G) o timina (T) para los unos. Consiguieron una densidad de información de 5,5 petabits por milímetro cúbico. Para hacerse una idea, un petabit se corresponde con un millón de gigabits o mil millones de megabits.
Las principales ventajas del almacenamiento en el ADN son la densidad y su longevidad. Por ejemplo, la densidad que hemos conseguido nosotros es más de un millón de veces mayor que la de la memoria flash o los discos duros"
“Las principales ventajas del almacenamiento en el ADN son la densidad y su longevidad. Por ejemplo, la densidad que hemos conseguido nosotros es más de un millón de veces mayor que la de la memoria flash o los discos duros. Esto se debe sobre todo al hecho de que el ADN puede ser almacenado en tres dimensiones y no en una superficie plana”, explica Sriram Kosuri, uno de los autores del trabajo publicado este jueves en la revista Science. “Además, la longevidad del ADN está en la escala temporal del milenio, lo que es mucho más que lo que ofrecen los sistemas tradicionales de almacenamiento”.
No es la primera vez que se usa el ADN como medio de almacenamiento digital. De hecho ya se logró en 1988. Pero la cantidad de datos almacenada fue de unos pocos bits y poco manejable. “El problema con los intentos anteriores, y por lo que se limitaron a unas pocas frases de información, es que requerían contar con largas cadenas de un ADN perfecto”, explica Kosuri. El coste y trabajo de sintetizar y secuenciar una cadena larga de ADN es casi disuasorio. “Nosotros codificamos pequeñas cantidades de información (96 bits) en muchos y cortos segmentos de ADN”, añade este experto en las nuevas generaciones de tecnología para la síntesis del ADN.
Un sistema muy lento
Lo que hicieron fue codificar los bits en 54.898 oligonucleótidos (secuencias cortas de ADN) de 159 pares de bases cada uno. Cada secuencia codificaba un bloque de información de 96 bits, otros 19 bit para indicar la localización exacta de ese bloque en el archivo y los 22 pares restantes para labores de amplificación y secuenciación. A la hora de recuperar la información sólo hubo errores en 10 bits de los 5,27 millones de ellos.
Pero el ADN no reemplazará a la memoria flash en los ordenadores de casa. Por un lado, el almacenamiento genético es inmutable, una vez que escribes los datos, quedan ahí para siempre, sin posibilidad de reescribirlos. Además, como dice Kosuri, “los datos no son de acceso aleatorio, lo que significa que no puedes recuperar una parte de la información fácilmente sin tener que leer todo el archivo”. De hecho, el acceso a los datos es muy lento. “Nos llevó sobre una semana sintetizarlos y otra secuenciarlos”, comenta Kosuri. Estas son las razones por las que los investigadores creen que la utilidad de su sistema de almacenamiento en el ADN estará en labores de archivo de la información antes que en los ordenadores.
¿Un virus humano escondido en el ordenador?
Usar el ADN como almacenamiento digital puede tener unas consecuencias inesperadas aunque poco probables. Los autores del trabajo mencionan que el ADN se podría convertir en una forma de criptografía o esconder un virus informático. Ellos mismos han incluido un programa ejecutable aunque para algo tan inocente como operar el cursor del ratón.
Si llevamos esta tecnología a gran escala, no hay nada que impida usar polímeros diferentes al ADN que no sean biológicos”
Pero hay un riesgo aún mayor aunque todavía más improbable: un aparentemente inofensivo documento digital podría resultar ser un ADN infeccioso una vez convertido siguiendo el sistema usado en la investigación.
“Creo que el riesgo es mínimo. Las posibilidades de que codifiquemos algo funcional y que el ADN entre en una célula y sea expresado son cercanas a cero”, asegura Kosuri, coautor del trabajo. En todo caso, añade, “si llevamos esta tecnología a gran escala, no hay nada que impida usar polímeros diferentes al ADN que no sean biológicos”.
Vía Materia
