Por qué el ADN podría ser la solución de almacenamiento de datos del futuro

A fines de la década de 1990, los genetistas comenzaron a estudiar el ADN de especies extintas, analizando el cabello y los huesos preservados en la tundra congelada. En ese momento, la mayoría de las computadoras almacenaban datos en disquetes que contenían solo 1,44 megabytes de memoria, más pequeños que el selfie promedio. Hoy, esos discos también podrían ser artefactos de la Edad de Hielo. Su capacidad de almacenamiento no solo es minúscula para los estándares actuales, sino que la recuperación de sus datos es prácticamente imposible, debido a la degradación de sus materiales y al equipo especial requerido para leerlos.

El disquete encapsula algunos de los mayores desafíos a largo plazo para la informática. Según el investigador principal de Microsoft, Karin Strauss, el almacenamiento futuro necesitará una densidad exponencialmente mayor para mantener los datos que producimos a medida que los dispositivos electrónicos se conviertan en una parte importante de nuestras vidas. Además, el archivado a largo plazo dependerá de preservar los datos en un formato que siga siendo legible, en materiales que no se degraden.

La respuesta a esos desafíos puede estar en usted, yo y esas mismas bestias prehistóricas genetistas estudiadas hace años. "El ADN puede durar mucho tiempo", dice Strauss, quien también es profesor en la Universidad de Washington. Además, también puede almacenar mucha información en muy poco espacio: todas las instrucciones genéticas para un mamut se encuentran en una sola molécula. Según el cálculo de Strauss, un centro de datos completo no sería más grande que un par de cubos de azúcar. Y dado que es el código utilizado por toda la vida en la Tierra, "siempre podremos leerlo", dice ella.

La idea de almacenar datos en el ADN es anterior a Microsoft y los disquetes, si no del mamut lanudo. El ADN es una escalera retorcida con peldaños formados por cuatro sustratos diferentes que se conectan en pares para mantener la escalera unida. El orden de estos sustratos, conocidos como bases, proporciona instrucciones de montaje para el organismo. A fines de la década de 1960, los científicos se dieron cuenta de que el ADN podía transportar otra información si los investigadores podían dictar el orden de las bases y las máquinas podían leer ese orden. Gracias a los avances en la secuenciación del genoma y la ingeniería genética, estos procesos finalmente se han vuelto eficientes en las últimas décadas.

Las computadoras también han evolucionado para ser más poderosas. Aún así, nadie sabía cómo recuperar eficientemente fragmentos precisos de información del ADN. Esa tarea "no es trivial", dice el científico informático de UW Luis Ceze, quien dirige la iniciativa de investigación de Microsoft con Strauss.

Este año, en un esfuerzo conjunto de Microsoft y UW, Strauss, Ceze y sus colegas demostraron cómo el ADN podría soportar futuros centros de datos. El equipo combinó un software que codifica y decodifica datos en ADN con máquinas que producen material genético y lo preparan para que el software lo lea. Con ese sistema, lograron almacenar y recuperar la palabra hola. Todo el proceso tomó 21 horas, pero, críticamente, fue totalmente autónomo. "Para que el almacenamiento de ADN sea práctico, necesitamos eliminar al ser humano del circuito", dice Strauss. Su robot es la primera prueba de concepto para una especie completamente nueva de informática.

Aún así, algunos científicos cuestionan si el ADN es la mejor molécula para el trabajo. "La estructura del ADN natural proviene de … cuatro mil millones de años de evolución darwiniana", observa Steven Benner, un miembro distinguido de la Fundación para la Evolución Molecular Aplicada. En ese tiempo, el ADN ha desarrollado una gran cantidad de equipaje evolutivo que puede obstaculizar el funcionamiento sin problemas en las computadoras, como las diferencias físicas en el comportamiento de los pares de bases. Para abordar esto, Benner ha desarrollado recientemente cuatro bases artificiales que funcionan de manera similar a las bases de ADN, pero no tienen esas diferencias heredadas.

Strauss reconoce fácilmente el equipaje y el potencial a largo plazo de las bases de Benner. Pero ella señala que esos miles de millones de años de evolución han proporcionado un buen punto de partida. Igualmente importante, señala, hay una gran industria biotecnológica que desarrolla la maquinaria que puede ayudar a llevar el almacenamiento de ADN desde el laboratorio al centro de datos. "Creo que el ADN es la mejor primera molécula para la tecnología de la información molecular", dice ella.

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