Un ordenador con ADN resuelve un sudoku y almacena millones de gigabytes durante milenios
Un ordenador de ADN totalmente funcional está ahora más cerca de la realidad, gracias a una nueva tecnología capaz de almacenar petabytes de datos en el ADN durante miles o millones de años. Este sistema también puede procesar información, como demuestra su capacidad para resolver sudokus.
Tu dedo meñique tiene más capacidad de almacenamiento de datos que el disco duro electrónico más avanzado, y no es una exageración.
Cada célula de tu cuerpo puede almacenar unos 800 MB de datos, y como estás compuesto por billones de células, cada ser humano es esencialmente un centro de datos de alta densidad. Dada esta impresionante capacidad natural de almacenamiento, no es de extrañar que los científicos estén ansiosos por aprovecharla.
Superar los retos del almacenamiento de datos en el ADN
Sin embargo, el uso del ADN para el almacenamiento de datos conlleva sus dificultades. El ADN es frágil, por lo que resulta difícil escribir, leer, mover y procesar información de forma fiable. El nuevo estudio, sin embargo, presenta un sistema diseñado para superar estos problemas.
La solución reside en un material polimérico blando que actúa como andamio para el ADN. Este material puede deshidratarse para su almacenamiento a largo plazo y rehidratarse cuando sea necesario recuperar los datos.
«Hemos creado unas estructuras poliméricas llamadas dendricoloides», explica Orlin Velev, coautor del estudio. «Estas estructuras comienzan en la microescala y se ramifican jerárquicamente para formar una red de fibras a nanoescala. Este diseño da lugar a una gran superficie, lo que nos permite depositar ADN entre las nanofibrillas sin reducir la densidad de datos, que es una ventaja clave del ADN para el almacenamiento de datos.»
Almacenamiento de datos a alta densidad
Este método permite almacenar datos a una densidad increíblemente alta: 10 petabytes por centímetro cúbico, lo que equivale a 10 millones de gigabytes en un espacio del tamaño de un terrón de azúcar. La estructura dendricoloide mantiene los archivos de forma más segura que el ADN desnudo y puede soportar más de 170 ciclos de deshidratación/rehidratación, frente a los 60 ciclos del ADN desnudo.
Al igual que otros métodos de almacenamiento de datos basados en el ADN, este método es ideal para archivar datos a largo plazo. Los investigadores calculan que el ADN almacenado en sus nanofibrillas de polímero tendría una vida media de unos 6.000 años a temperaturas de frigorífico (4 °C o 39 °F) y la asombrosa cifra de 2 millones de años si se congelara a -18 °C (0,4 °F).
Almacenamiento y recuperación eficiente de datos en el ADN
Para almacenar datos en el ADN, los algoritmos primero los traducen a secuencias de ácidos nucleicos, las conocidas letras ACGT del código del ADN. Los datos específicos pueden recuperarse utilizando moléculas de ARN que copian la información del ADN y, a continuación, secuencian el ARN. Este proceso permite leer los datos sin destruir el ADN, a diferencia de algunas técnicas actuales de almacenamiento de datos de ADN.
El nuevo sistema también permite realizar cálculos directamente en el ADN utilizando enzimas. Esta capacidad se demostró resolviendo problemas simplificados de ajedrez 3 x 3 y sudokus dentro del ADN.
«La capacidad de separar la información del ADN de las nanofibras en las que se almacena nos permite realizar muchas de las mismas funciones que los dispositivos electrónicos», explica Kevin Lin, primer autor del estudio.
«Podemos copiar datos de ADN directamente de la superficie del material sin dañarlo. Además, podemos borrar secuencias específicas de ADN y reescribir nuevos datos en la misma superficie, de forma similar a borrar y reescribir información en un disco duro. Esto nos permite llevar a cabo toda una serie de tareas de almacenamiento y computación de datos de ADN».
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