El ADN o ácido desoxirribonucleico es el encargado de codificar la información genética, su funcionamiento es tan vasto que puede albergar una cantidad infinita de datos en poco espacio. De hecho, el ADN es tan poderoso que ha demostrado que puede ser resistente a condiciones muy duras en la Tierra, incluso, se ha podido recuperar información genética del ADN que tiene varios siglos de antigüedad.
Esta información es almacenada en nucleótidos, que se caracterizan por ser cuatro moléculas conocidas como adenina, guanina, citosina y timina (A, G, C y T, respectivamente). Se puede decir que diferentes combinaciones de letras representan diferentes bits de datos. Para leer esta información lo que se tiene que hacer es secuenciar como si se tratara de un genoma humano y, posteriormente, convertir cada una de las bases TGAC de nuevo en binario.
En solo cuatro letras se tiene el poder de contener las instrucciones genéticas usadas en el desarrollo y funcionamiento de todos los organismos vivos. Ahora bien, ¿qué pasaría si se agregan más letras? Precisamente, esa es la línea de investigación planteada por diversos científicos en el nuevo estudio denominado Expanding the Molecular Alphabet of DNA-Based Data Storage Systems with Neural Network Nanopore Readout Processing.
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¿Qué propone este estudio?
De acuerdo con lo planteado en esta investigación, lo que se busca es tener una memoria de almacenamiento mucho más profunda. Para ello, se amplió la capacidad del ADN para el almacenamiento de información al agregar siete nucleobases sintéticas. Al respecto, Kasra Tabatabaei, investigadora del Instituto Beckman de Ciencia y Tecnología Avanzadas y coautora de este estudio, en un comunicado del Instituto Beckman, dijo:
Imagina el alfabeto inglés. Si solo tuviera cuatro letras para usar, solo podría crear tantas palabras. Si tuviera el alfabeto completo, podría producir combinaciones ilimitadas de palabras. Eso es lo mismo con el ADN. En lugar de convertir ceros y unos en A, G, C y T, podemos convertir ceros y unos en A, G, C, T y las siete letras nuevas del alfabeto de almacenamiento.
Al ser puesta a prueba esta premisa, se descubrió que las nucleobases sintéticas pueden distinguir los químicos modificados de los naturales y diferenciar cada una de las siete nuevas moléculas entre sí. En ese sentido, Chao Pan, estudiante de posgrado en la Universidad de Illinois Urbana-Champaign y coautor de este estudio, en el mismo comunicado expresó:
Probamos 77 combinaciones diferentes de los 11 nucleótidos, y nuestro método pudo diferenciar cada uno de ellos perfectamente.
Algunos retos…
Sin embargo, conseguir estos resultados no fue fácil, ya que estos científicos, hasta la fecha, son los únicos que han decidido utilizar nucleótidos modificados químicamente para el almacenamiento de información en el ADN. Según detallan, uno de los retos más grandes que tuvieron es que no toda la tecnología actual es capaz de interpretar cadenas de ADN modificadas químicamente.
No obstante, lograron solventar este inconveniente al desarrollar un método de procesamiento de lectura de secuencias de ADN único en su tipo, para esto se combinó el aprendizaje automático y la inteligencia artificial. De esta forma, Pan también añadió:
El marco de aprendizaje profundo como parte de nuestro método para identificar diferentes nucleótidos es universal, lo que permite generalizar nuestro enfoque a muchas otras aplicaciones.
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¿Es realmente necesario modificar el ADN para almacenar mayor información?
Lograr esta modificación en el ADN, sin lugar a dudas, será totalmente innovador, pero vale la pena preguntarse ¿es realmente necesario?; ¿cuáles serán las utilidades que tendrá en el futuro? Pues, según este grupo de científicos, el objetivo es que el ADN funcione como una especie de disco duro donde se pueda guardar música, vídeos y cualquier cúmulo de datos que se necesite.
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Tomando en cuenta el contexto actual, donde diariamente se generan varios petabytes de datos en Internet, y a pesar de que se ha logrado aumentar constantemente la capacidad de los discos duros y memorias de almacenamiento, la proyección es que a largo plazo sean insuficientes para la cantidad de datos que el ser humano está produciendo.
Ante esto, el ADN se posiciona como una solución para almacenar archivos, fotos y documentos: ¿qué mejor que la propia base de datos de información de la naturaleza? Adicionalmente, solo un gramo de ADN sería suficiente para almacenar esos datos.
Además, el ADN tiene una capacidad de renovación prácticamente infinita y su presencia en la Tierra es abundante. Olgica Milenkovic, profesora del Franklin W. Woeltge de Ingeniería Eléctrica e Informática y coinvestigadora del estudio, expresó:
En un momento en el que nos enfrentamos a desafíos climáticos sin precedentes, no se puede subestimar la importancia de las tecnologías de almacenamiento sostenible. Están surgiendo nuevas tecnologías ecológicas para el registro de ADN que harán que el almacenamiento molecular sea aún más importante en el futuro.
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Palabras finales
Aún faltan varias décadas para almacenar información en el ADN a escala comercial. También se necesita adaptar la tecnología actual a esta innovadora propuesta, especialmente porque es indispensable traducir bits digitales en hebras de ADN sintético que representen estos bits con software de codificación. Y, en definitiva, la idea de estos científicos puede parecer el guion de un film de ciencia ficción, pero, aunque atrevida, se puede catalogar como la más natural hasta el momento.
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