Los investigadores pueden almacenar la Declaración de Independencia en una sola molécula

¿Cuánto espacio necesitas para almacenar todos los datos del mundo? ¿Edificio? ¿Masa? ¿Ciudad?

El volumen de datos global se estima en 44 zettabytes. Un depósito de 15 millones de pies cuadrados puede contener mil millones de gigabytes o 0,001 zettabytes. Por lo tanto, necesitará 44,000 de estos almacenes, que cubrirán casi todo el estado de West Virginia.

John Chabot espera cambiar todo eso.

Catedrático de Ciencias Farmacéuticas de la UCI con nombramiento en Química y Biología Molecular & bioquímica, él y su equipo de laboratorio se esfuerzan por mejorar una tecnología que ya está a la vanguardia para la biología sintética y el almacenamiento de datos. Mediante el uso de la variación del ADN artificial, Chabot transporta un campo semipermanente almacenamiento de datos.

«Los polímeros de genes no naturales ofrecen un gran modelo para desarrollar nuevos materiales blandos capaces de almacenar información de baja energía y alta densidad sin las responsabilidades del ADN», dice.

La codificación de datos genéticos es relativamente nueva. Los científicos solo han podido registrar datos de manera efectiva y recuperar datos del ADN durante aproximadamente ocho años, y los desarrollos más significativos se han producido en los últimos dos años. Si bien el proceso se está volviendo cada vez más efectivo en términos de costo y tiempo, otros reveses aún impiden la practicidad a largo plazo de este método.

Por ejemplo, el ADN es una molécula inherentemente frágil, sujeta a degradación por muchas enzimas naturales, la luz solar y una gran cantidad de ácidos y bases. Para un medio de almacenamiento de genes más robusto, Chabot eligió ADN triple. El TNA es más sólido y es menos probable que se degrade a partir de agentes físicos, incluidas enzimas, ácidos y bases, pero no es indestructible. El TNA puede dañarse o destruirse por contaminación biológica, aunque esto es poco común.

Lo que hace que el almacenamiento genético sea tan eficiente es la complejidad intrínseca de cada molécula frente a las tecnologías digitales, que emplean un sistema de codificación binario de unos y ceros. Las computadoras convierten cada símbolo, imagen y sonido en una secuencia binaria y lo copian en una unidad magnética o unidad de estado sólido. Este proceso ha logrado grandes avances en las últimas décadas, pero puede que no sea suficiente pronto.

«En algún momento, comenzaremos a proporcionar más información de la que podemos almacenar», dice Shabot. «¿Qué vas a hacer entonces?»

Al utilizar el código de nucleótidos de cuatro letras utilizado en el ADN, en lugar del sistema binario, el equipo de Chabot puede transcribir datos de manera efectiva en una hebra de ADN, que consta de cuatro componentes: adenina, timina, citosina y guanina, denominada A. Y T, C y G. Al asignar secuencialmente cada nucleótido a un número binario específico, los investigadores pueden esencialmente escribir una secuencia binaria utilizando estos nucleótidos. Cuando se requiere la recuperación del código genético, se agrega una enzima especial que une las dos secuencias y la secuencia genética se transforma de nuevo a la forma binaria original.

TNA también incluye A, T, C y G, pero es un polímero genético sintético creado por el químico orgánico Albert Eschenmoser y modificado por Chaput para impartir información. Es una de las muchas mejoras que los seres humanos han desarrollado para tratar la fragilidad innata del ADN.

Elaborado con un azúcar sintético llamado treosa, el TNA se convirtió rápidamente en un importante polímero genético sintético debido a su capacidad para emparejarse con otras secuencias de ADN y ARN, así como a su 100% de bioestabilidad y falta de enzimas degradantes.

Chabot y su equipo ya probaron este mecanismo copiando la Declaración de Independencia y el Sello UCI en la solución TNA y restaurándola.

Teorizó, debido a la enorme complejidad del método, todo eso Historia humanaCada libro que se haya escrito, cada canción que se haya cantado y cada foto de brunch de Instagram que se haya capturado se puede almacenar en media taza de TNA líquido.

«Estos sistemas abren la puerta a nuevas posibilidades», dice Chabot. Es «completamente diferente al que usa la naturaleza».