Almacenamiento ADN

Imaginemos un mundo donde la historia de la humanidad, el conocimiento científico y cultural, e incluso la información personal (recuerdos, fotografías y conocimientos más preciados), puedan ser guardados de forma segura en el ADN. Esto no solo nos permitiría aprender del pasado, y compartir nuestro legado y construir un futuro basado en toda la sabiduría acumulada jamás generada, sino poder acceder a cualquier dato de manera mucho más rápida, eficiente, con menos consumo energético y con mecanismos mucho más duraderos.  Así que exploremos cómo esta tecnología puede preservar nuestras historias, proteger nuestro legado y abrir nuevas posibilidades para la humanidad. Pero como siempre, comencemos por el principio…

El ácido desoxirribonucleico o ADN “para los cuates”, contiene las instrucciones genéticas para la formación, desarrollo y funcionamiento de los organismos vivos. Y para ello realiza un almacenamiento a largo plazo de toda la información genética y hereditaria mediante los segmentos llamados genes, y la cantidad de información que logran almacenar equivale a 8 billones de hojas de texto, y es por esto que resulta ser tan atractivo como alternativa de solución para los problemas de almacenamiento, conservación y manipulación de grandes volúmenes de información. Es por ello que diversos proyectos de investigación alrededor del mundo están trabajando en desarrollar soluciones para poder utilizar moléculas de ADN como medios de almacenamiento de información de distintos tipos. Uno de ellos se desarrollo por investigadores, del Instituto Europeo de Bioinformática (IEB), en Inglaterra, en donde lograron demostrar que si es posible guardar textos, imágenes y sonidos en  moléculas de ADN. Incluso uno de los investigadores, Nick Goldman menciono que "Un gramo de ADN tiene la capacidad de almacenar alrededor de dos petabytes de datos, el equivalente a tres millones de discos (Cds)". Los PetaBytes en informática son una unidad de almacenamiento de información equivalente a 1024 TeraBytes (recordemos que un byte es el equivalente en tamaño a un carácter de almacenamiento). Así de grande es la capacidad de almacenamiento de una sola molécula de ADN.

"Una de las grandes ventajas de utilizar el ADN para almacenar información, es que no se necesita usar electricidad", explicó el Doctor Ewan Birney, del IEB, lo que no solo representa una gran solución de tamaño para el problema de almacenamiento, sino incluso de consumo energético, lo que contribuiría enormemente a los problemas de calentamiento global. Y para arrojar un poco más de claridad sobre todo esto, hagamos un breve recuento histórico del camino que se ha recorrido hasta hoy respecto de esta propuesta tecnológica.

2013	Universidad de Harvard. Revista "Science", articulo “Amplifying Genetic Logic Gates (Amplificación de puertas lógicas genéticas)” en el que se describe cómo se logro almacenar un archivo de computadora en fragmentos de ADN sintético. El principal hito d esta investigación se enfoca en el desarrollo de la tecnología de almacenamiento de datos basada en el ADN.
2017	Universidad de Washington. Investigadores desarrollaron un sistema de almacenamiento de ADN capaz de almacenar y recuperar datos digitales de manera eficiente. Su principal aportación fue usar codificación de información binaria en secuencias que emulan las cadenas de genes de ADN. Lo principal de este proyecto fue que logro demostrar la viabilidad y potencial de esta tecnología para almacenar grandes cantidades de información en dispositivos compactos y ser preservada por grandes periodos de tiempo.
2019	Universidad de Washington. Los investigadores cambiaron el esquema para usar un enfoque de codificación mas eficiente y aunado a técnicas de recuperación más rápidas demostraron la capacidad de almacenamiento y recuperación de archivos de audio, imágenes y documentos en grandes volúmenes. Avanzando principalmente en incrementar sustancialmente la capacidad de almacenamiento y la durabilidad del ADN.
2021	Universidad de Stanford. Los investigadores desarrollaron un nuevo método para escribir y leer información en secuencias de ADN, usando enzimas específicas para codificar y decodificar datos digitales. Esto abre nuevas posibilidades para mejorar la eficiencia y la velocidad de escritura y lectura de información.

Riesgos identificados

• Al tratarse de una tecnología aún en etapas de investigación presenta grandes desafíos en términos de costos y eficiencia.
• Errores en la síntesis y secuenciación del ADN. Aunque no se escribe la información exactamente como el ADN en términos de “A”, “T”, “G” y “C”, como ocurriría en la naturaleza sino utilizando su propia secuenciación, de la misma manera que en la biología las “mutaciones” o “errores” en la secuencia de las cadenas, pueden conducir a la pérdida o corrupción de datos.
• Las condiciones para lograr la manipulación y conservación del ADN sintético, solo se han logrado en laboratorios, por lo que su accesibilidad y escalabilidad para dispositivos comerciales aún no son posibles.
• La seguridad ante accesos o manipulación no autorizados aún es un tema importante por resolver, pues se necesitara de medidas muy robustas para proteger la información.

Aplicaciones posibles:

• Será posible almacenar bibliotecas digitales o copias de seguridad de información crítica a largo plazo.
• Será posible utilizar en entornos extremos o espaciales. Ambientes en los cuales otros medios de almacenamiento pueden resultar menos confiables o prácticos.
• Potencial uso en la preservación de información cultural y genética para futuras generaciones.
• Generación de oportunidades de negocio en la prestación de servicios de almacenamiento, síntesis y secuenciación de ADN, así como en el desarrollo de herramientas y equipos especializados con mayor capacidad de almacenamiento y durabilidad en comparación con los medios de almacenamiento tradicionales.

Principales retos:

• Superar los desafíos técnicos y científicos en términos de costo, eficiencia y seguridad.
• Establecer estándares y regulaciones para garantizar la integridad y confiabilidad de los datos.
• Ampliar la accesibilidad y escalabilidad de la tecnología.
• Aunque es difícil predecir con certeza, se estima que podría llevar varios años lograr que está tecnología logre estar disponible para uso práctico generalizado.

¿USB de ADN ? Sería un organismo biológico?

¿Pero como sería tener un USB de ADN para guardar información? Un dispositivo de almacenamiento de ADN combina principios biológicos aplicados  en dispositivos tecnológicos, lo que le permite almacenar datos en secuencias y estructuras similares a las del ADN. En términos generales, el dispositivo de almacenamiento de ADN se construye mediante la síntesis y secuenciación de ADN sintético para codificar y decodificar información digital en secuencias de ADN. Los datos binarios (información digital) se convierten en secuencias de nucleótidos A, T, C, G (escritura de ADN), que representan la información a almacenar. Estas secuencias de ADN sintético se pueden guardar y posteriormente leer los datos para recuperar la información almacenada mediante técnicas especializadas de laboratorio y equipos para sintetizar y secuenciar el ADN.

En cuanto a la compatibilidad con los equipos de cómputo, es importante destacar que el proceso de almacenamiento y recuperación de datos en ADN requiere una infraestructura y tecnología especializada. Actualmente, no es posible conectar directamente un dispositivo de almacenamiento de ADN a una computadora personal o equipo de cómputo convencional. La síntesis y secuenciación de ADN se llevan a cabo en laboratorios especializados utilizando equipos específicos. Sin embargo, se espera que en el futuro se desarrollen interfaces y tecnologías que permitan una mejor integración entre los dispositivos de almacenamiento de ADN y los equipos de cómputo.

En cuanto a la naturaleza del dispositivo de almacenamiento de ADN, podría describirse como una combinación de elementos orgánicos y tecnológicos. La base del dispositivo es el ADN, una molécula orgánica que se utiliza como medio de almacenamiento. Sin embargo, la síntesis y secuenciación del ADN, así como los procesos de codificación y decodificación de la información, implican el uso de tecnología y equipos especializados, los cuales implican que se deberá cambiar la arquitectura de los equipos de computo por completo, y no solo de las unidades de almacenamiento.

En resumen, un dispositivo de almacenamiento de ADN para información utiliza la síntesis y secuenciación de ADN para codificar y decodificar datos digitales en secuencias similares de ADN. Aunque aún no es compatible directamente con los equipos de cómputo convencionales, se espera que en el futuro se logre una mejor integración entre los dispositivos de almacenamiento de ADN y la tecnología informática.

¿Organismos híbridos entre un ser biológico y tecnológico ?

Los dispositivos de almacenamiento basados en ADN sintético y la tecnología para el diseño de  organismos genéticamente modificados (OGM) son conceptos distintos y ninguno de los dos están directamente relacionados con la creación de organismos híbridos entre seres biológicos y tecnológicos. Aunque por la descripción de la tecnología pueda parecer que se relacionan o encaminan en el desarrollo de organismos biotecnológicos, esto aún no es posible más que en historias de ciencia ficción. Como ya hemos descrito en este articulo, los dispositivos de almacenamiento de ADN son solo un modelo tecnológico que utilizan la dinámica de construcción de las secuencias de ADN para poder aprovechar sus cualidades y capacidades de almacenamiento y recuperación de información para encontrar una manera de imitar este proceso en modelos digitales. La principal idea es lograr que estos dispositivos basados en principios biológicos puedan replicarse en modelos tecnológicos para codificar y decodificar datos en secuencias de ADN sintético de la misma manera que lo hace el ADN en la naturaleza, pero no implican bajo ninguna circunstancia la fusión o hibridación de organismos biológicos con componentes tecnológicos.

Por otro lado, y de la misma manera los proyectos de investigación y desarrollo de organismos genéticamente modificados (OGM) son organismos en los que su material genético ha sido alterado mediante técnicas de ingeniería genética, con el propósito de realizar modificaciones que pueden implicar la introducción de genes de una especie en otra especie para obtener organismos con características especificas deseables y que no se encuentran de manera natural. Y esta tecnología tampoco ha planteado en ningún proyecto publico alguna investigación que indique que se busque realizar la integración de componentes tecnológicos en organismos biológicos o buscar algún híbrido similar...

Conclusiones

En resumen, los dispositivos de almacenamiento de ADN y los organismos genéticamente modificados son conceptos diferentes. Separados y no representan ningún intento de creación de organismos híbridos entre seres biológicos y tecnológicos. Cada uno de estos campos de estudio se enfoca en áreas distintas de investigación y desarrollo. El uso del ADN como unidad de almacenamiento no solo nos brinda la oportunidad de conservar nuestro legado para futuras generaciones, sino que también ofrece beneficios para la sociedad en general. La capacidad de almacenamiento masivo del ADN nos permite guardar grandes cantidades de información en un espacio diminuto, con un bajo consumo energético, lo que abre nuevas posibilidades para la conservación de datos a gran escala.

Pensemos en el ADN más que solo biología, pues tiene el potencial para ser la clave de la preservación de nuestra historia y comenzar la construcción de un futuro inspirador.

¡Dejemos nuestra huella para la eternidad!