Almacenamiento ADN
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Almacenamiento ADN El almacenamiento ADN es un proyecto en el que están trabajando varios equipos de investigación..
Sumario
Historia.
Las tecnológicas tienen un gran interés en lo que podría ser una auténtica revolución y Microsoft ha comprado diez millones de hebras de ADN a Twist Bioscience, una startup especializada que está colaborando con los de Redmond y la Universidad de Washington.
La investigación en almacenamiento biológico trata el ADN como cualquier otro dispositivo de almacenamiento digital. En lugar de datos binarios que se codifican como regiones magnéticas en un plato de unidad de disco duro, se sintetizan hebras de ADN que almacenan 96 bits donde cada una de las bases (TGAC) representan un valor binario (T y G = 1, A y C = 0).
Para leer la información almacenada en el ADN, sólo se tiene que secuenciar -como si fuera un genoma humano- y convertir cada una de las bases TGAC de nuevo en binario. Para ayudar con la secuenciación, cada hebra de ADN tiene un bloque de direcciones de 19-bit al principio (los bits de color rojo en la imagen de abajo) por lo que el ADN puede ser secuenciado fuera de orden y luego clasificarse en datos utilizables utilizando las direcciones.
Ventajas almacenamiento ADN.
Las ventajas del almacenamiento ADN son notables. Su increíble densidad permitiría almacenar 1.000 millones de Tbytes en un gramo. Como ejemplo, para almacenar la información de una simple gota de ADN necesitaríamos 233 discos duros de 3 Tbytes con un peso total de 151 kilogramos.
Además de capacidad, sería una memoria con un consumo de energía cero, podría sobrevivir inalterable durante miles de años y la tecnología podría usarse mientras existiera vida en la Tierra, algo que no puede ofrecer ningún otro tipo de “material”. Por lo demás, es posible almacenar los datos en el ADN de las células vivas (aunque sólo por un corto tiempo). Imagina un espía como James Bond llevando en su piel datos para transferencias seguras.
Todavía resta mucha investigación para conseguir este almacenamiento ADN y superar su problemática y costes, que también la tiene porque el ADN no se puede reescribir y habría que crear nuevas secuencias permanentemente si quisiéramos utilizarlo -por ejemplo- como un disco duro. También hay que rebajar el coste de la secuenciación genética y la preparación de los oligonucleótidos como los comprados por Microsoft.
Además de almacenamiento, obtener la capacidad de programar datos en células de ADN abre múltiples campos de investigación en otros como medicina, en todo lo relacionado con células, como el cáncer. Una tecnología de ciencia ficción hoy pero en un futuro el almacenamiento biológico nos permitirá grabar cualquier cosa y de cualquier tamaño.
Guardar datos en el ADN
Los investigadores, realizaron una serie de experimentos tras los cuales lograron almacenar una impresionante cantidad de datos dentro de una molécula de ADN, la que luego se conserva en una cámara especial.
Lograrlo no fue fácil: primero, debieron sintetizar una molécula de ADN en un laboratorio, un proceso complicado, pero que ofrece buenos resultados. Una vez extraída y modificada la molécula, estaban listos para el segundo paso.
Ahora, era el turno de trabajar sobre la información que se deseaba guardar. Para ello, se le codificó a través de códigos trinarios y luego se insertó en el ADN a través de trazas químicas.
Los resultados fueron excelentes: Lograron almacenar 2.2 petabits en un solo gramo de ADN, los que luego pudieron ser recuperados en un 100% y sin ningún tipo de errores.
El futuro del almacenamiento.
Si bien el experimento fue exitoso, estamos todavía a varios años de poder implementar el almacenamiento de datos en ADN, principalmente por los costos que incluye.
En todo caso, los investigadores indicaron que, gracias a los avances de la ciencia, se está haciendo más económico el proceso de sintetizar moléculas, que es lo que añade costos a este método.
La idea, es utilizar el ADN para almacenar datos que requieran estar respaldados por una gran cantidad de años, ya que solo basta un ambiente seco y frio para que se conserven sin dificultades.
Un problema de esta tecnología, es que el ADN no se puede reescribir, por lo que será necesario crear nuevas secuencias cada vez que se quiera actualizar o añadir datos.
En todo caso, cada vez es más sencillo transcribir distintos tipos de datos al lenguaje que se puede insertar y luego transcribir, desde moléculas de ADN.
Además, esta tecnología seguirá estando disponible siempre y cuando exista vida en la Tierra, una ventaja que no ofrece ningún otro método conocido y que abre puertas a una serie de usos, aunque por ahora sólo científicos.
Una nueva función para el ADN, que responde a la cada vez más alta necesidad de buscar formas de guardar datos relevantes para el desarrollo de la ciencia.
Experimentos de Microsoft.
Microsoft quiere dar un paso más allá del almacenamiento tal y como lo conocemos actualmente para adentrarse en el mundo de biología y el material genético. Concretamente, los de Redmond han comprado diez millones de hebras de ADN para experimentar con el uso del ADN como material de almacenamiento de información.
Microsoft le ha comprado diez millones de hebras de ADN a la startup Twist Bioscience para investigar el uso del material genético como medio de almacenamiento de datos. La densidad de información que puede almacenar el ADN es muy superior a los sistemas tradicionales con capacidad para guardar 1 zettabyte (1.000.000.000 TB) en un gramo. Además, presenta una resistencia muy alta pudiendo almacenar la información durante cientos de años.
Estas características lo convierten en un candidato ideal para el almacenamiento de información a largo plazo. Y no es la primera vez que se experimenta con ello. Ya en 2013 se guardó información binaria en este material genético y se estimó que podría permanecer disponible en el mismo durante más de 500 años.
¿El problema? Pues la lectura y escritura de los datos. Aunque se sabe que la información se puede almacenar por mucho tiempo y meter un montón de datos, lo realmente complicado llega desde el punto de llevar o leer la información al ADN. La escritura parece superada con una máquina construida por la startup Twist Bioscience que genera las cadenas de ADN.
Una secuencia de ADN personalizada se vende a unos 10 céntimos por base aunque esta empresa quiere rebajar su coste a sólo 2 céntimos. Los laboratorios de investigación son actualmente sus principales clientes, utilizando estas cadenas de ADN en la búsqueda de nuevos productos y sustancias.
La lectura es lo realmente caro de todo el proceso. Es cierto que el coste ha bajado en los últimos 20 años. La Secuenciación del ADN es el proceso utilizado para “leer los datos”. En el caso del proyecto del genoma humano llegó a costar 3.000 millones de dólares aunque ahora se puede hacer por unos 1.000 dólares.
Sin embargo, esto no es suficiente para que puede ser viable a nivel comercial. Pese a ello, Microsoft se ha mostrado muy interesada en todo esto. Si consiguen reducir los costes de la tecnología, el almacenamiento en ADN podría llegar a convertirse en una alternativa viable.
Piense en lo siguiente.
El ADN de la célula contiene miles de millones de datos biológicos que se conservan por muchísimo tiempo. “Podemos extraer [el ADN] incluso del hueso de un mamut, [...] y aún se puede leer”, asegura Nick Goldman, del Instituto Europeo de Bioinformática. “Además, es increíblemente pequeño y denso —añade—, y no necesita electricidad, por lo que es muy fácil de mantener y transportar.” ¿Podría el ADN almacenar información hecha por el hombre? La respuesta de los científicos es sí.
Un equipo de investigadores ha logrado almacenar imágenes y archivos de texto y de audio en ADN artificial —tal como se hace con dispositivos digitales—, y luego extraerlos sin ningún error. Los científicos creen que, con el tiempo, un gramo (0,04 onzas) de ADN artificial podría almacenar la información de tres millones de discos durante cientos —o hasta miles— de años. En principio, este sistema podría almacenar toda la información digital del planeta. Por eso se ha llamado al ADN “lo último en discos duros”.
