El innovador dispositivo es parte de un nuevo paradigma en almacenamiento de información, porque un solo gramo de ADN puede almacenar 45 millones de DVD combinados
Pablo Javier Piacente
Una "cámara biológica" es capaz de capturar y almacenar imágenes dentro del ADN de las células vivas, convirtiéndolas en un centro de datos. A partir de este tipo de avances, el ADN podría brindar soluciones de almacenamiento de datos como si se tratara del disco duro de un ordenador, según una nueva investigación. Es un avance crucial ante la sobrecarga global de datos, que se intensifica con el paso de los años.
Científicos de la Universidad Nacional de Singapur han creado la primera “cámara digital viviente”, que ofrece un enfoque eficiente para el almacenamiento de datos en ADN vivo. El sistema captura y almacena imágenes directamente en el ADN, aprovechando las células vivas y sus mecanismos intrínsecos para codificar y resguardar la información visual.
El avance, que se resume en un nuevo estudio publicado recientemente en la revista Nature Communications, marca un hito importante en la integración de sistemas biológicos con dispositivos digitales. Fue posible al combinar el poder del ADN con los circuitos optogenéticos, que permiten controlar eventos específicos en ciertas células de tejidos vivos a través de la integración de métodos genéticos y ópticos.
UNA SOLUCIÓN PARA UN PROBLEMA CADA VEZ MÁS COMPLEJO
El nuevo método evita las limitaciones de los sistemas actuales de gestión de datos en ADN, aprovechando las ventajas de las células vivas y sus mecanismos propios. Esto representa un progreso clave en la codificación y almacenamiento de imágenes directamente dentro del ADN, creando un nuevo modelo para el almacenamiento de información que recuerda al funcionamiento de una cámara digital.
La realidad es que la sociedad global continúa generando datos a un ritmo sin precedentes y que en pocos años se volverá imposible de manejar: mientras en 2018 el volumen total de almacenamiento de información se estimaba en 33 zettabytes (ZB), se prevé que para 2025 la cantidad de datos a nivel global trepe a los 175 ZB. Vale recordar que un ZB equivale a 1.000 millones de terabytes (TB), en tanto que un TB equivale 1.000 gigabytes (GB), una medida que nos resulta más común en el uso cotidiano de ordenadores y dispositivos móviles.
Frente a este complejo presente y a las mayores complicaciones en un futuro próximo, la idea de utilizar el ADN o ácido desoxirribonucleico, el biomaterial clave de todos los seres vivos de la Tierra, para almacenar información, como por ejemplo imágenes y videos, ha tomado últimamente un cierto auge. Esto se debe a la excepcional capacidad de almacenamiento, la estabilidad y la relevancia a largo plazo del ADN como medio para resguardar información.
EL ADN PARA ALMACENAR DATOS: DESAFÍOS A SUPERAR
“El ADN almacena información genética que codifica una serie de proteínas responsables de diversas funciones vitales. Para ponerlo en perspectiva, un solo gramo de ADN puede contener más de 215.000 terabytes de datos, lo que equivale a almacenar 45 millones de DVD combinados”, indicó en una nota de prensa el líder de la investigación, el profesor Chueh Loo Poh.
Al mismo tiempo, el ADN es fácil de manipular con las herramientas de biología molecular actuales, se puede almacenar a temperatura ambiente y puede durar siglos. Sin embargo, la investigación actual sobre almacenamiento de datos en ADN se centra en sintetizar hebras de ADN fuera de las células vivas. Este proceso es costoso y requiere de instrumentos complejos, que además pueden incrementar la posibilidad de errores.
Debido a esto, en el nuevo estudio los investigadores cambiaron el enfoque: se centraron en las células vivas, que contienen una gran cantidad de ADN que puede actuar como un "banco de datos", eliminando la necesidad de sintetizar el material genético externamente. Esto permite crear un sistema más eficiente y práctico.
CAPTURAR Y ALMACENAR INFORMACIÓN EN CÉLULAS VIVAS
El dispositivo creado se denomina “BacCam”: es un sistema que combina varias técnicas biológicas y digitales para emular las funciones de una cámara digital, pero utilizando componentes biológicos. “Pensemos en el ADN dentro de una célula como una película fotográfica sin revelar: usando optogenética, una técnica que controla la actividad de las células con luz similar al mecanismo del obturador de una cámara, logramos capturar imágenes imprimiendo señales de luz en la “película” de ADN", agregó Poh.
Posteriormente, con códigos de barras similares al utilizado en el etiquetado fotográfico, los especialistas marcaron las imágenes capturadas para lograr una identificación única. Además, se emplearon algoritmos de aprendizaje automático para organizar, clasificar y recuperar las imágenes almacenadas por la “cámara biológica”.
Los científicos comprobaron la capacidad de la cámara para capturar y almacenar múltiples imágenes simultáneamente, usando diferentes tonalidades de luz. Un dato clave es que, en comparación con los métodos actuales de almacenamiento de datos en ADN, el nuevo sistema es fácilmente reproducible y escalable. De esta manera, la nueva “cámara viviente” podría allanar el camino hacia una integración más eficiente de sistemas biológicos con dispositivos digitales.
_____________
REFERENCIA
A biological camera that captures and stores images directly into DNA. Cheng Kai Lim, Jing Wui Yeoh, Aurelius Andrew Kunartama, Wen Shan Yew and Chueh Loo Poh. Nature Communications (2023). DOI:https://doi.org/10.1038/s41467-023-38876-w
_______
Fuente:
