¿Qué es la Tecnología de Disco Duro de ADN?

Cada minuto en 2018, Google realizó 3,88 millones de búsquedas, y las personas vieron 4,33 millones de vídeos en YouTube, enviaron 159.362.760 correos electrónicos, twitearon 473.000 veces y publicaron 49.000 fotos en Instagram.

Para 2020, se crearán aproximadamente 1,7 megabytes de datos por segundo por persona en todo el mundo, lo que se traduce en aproximadamente 418 zettabytes en un solo año (418 mil millones de unidades de disco duro de un terabyte de información), suponiendo una población mundial de 7,8 mil millones.

Los sistemas de almacenamiento de datos magnéticos u ópticos actualmente no pueden durar más de un siglo, si eso es así. Además, ejecutar centros de datos requiere enormes cantidades de energía. En resumen, estamos a punto de tener un serio problema de almacenamiento de datos que solo se volverá más severo con el tiempo.

Una alternativa a los discos duros está progresando: el almacenamiento de datos basado en ADN. El ADN, que consiste en largas cadenas de los nucleótidos A, T, C y G, es el material de almacenamiento de información de la vida. Los datos se pueden almacenar en la secuencia de estas letras, convirtiendo el ADN en una nueva forma de tecnología de la información. Ya está secuenciado (leído), sintetizado (escrito) y copiado con precisión.

El ADN también es increíblemente estable, como lo ha demostrado la secuenciación completa del genoma de un caballo fósil que vivió hace más de 500.000 años. Y almacenarlo no requiere mucha energía. 

Pero es la capacidad de almacenamiento la que brilla. El ADN puede almacenar con precisión cantidades masivas de datos a una densidad muy superior a la de los dispositivos electrónicos.

La bacteria simple Escherichia Coli, por ejemplo, tiene una densidad de almacenamiento de aproximadamente 1019 bits por centímetro cúbico, según cálculos publicados en 2016.

Con esa densidad, todas las necesidades de almacenamiento actuales del mundo durante un año podrían satisfacerse con un cubo de ADN que mida aproximadamente un metro por lado.

El disco duro de ADN va más allá de una teoría

La perspectiva del almacenamiento de datos de ADN no es meramente teórica. En 2017, por ejemplo, el grupo Church en Harvard adoptó la tecnología de edición de ADN CRISPR para registrar imágenes de una mano humana en el genoma de E. Coli, que se leyeron con una precisión superior al 90 por ciento. Y los investigadores de la Universidad de Washington y Microsoft Research han desarrollado un sistema totalmente automatizado para escribir, almacenar y leer datos codificados en ADN. Varias compañías, incluidas Microsoft y Twist Bioscience, están trabajando para avanzar en la tecnología de almacenamiento de ADN.

Mientras tanto, el ADN ya se está utilizando para administrar los datos de una manera diferente, por investigadores que luchan por dar sentido a enormes volúmenes de datos. Los avances recientes en las técnicas de secuenciación de próxima generación permiten que miles de millones de secuencias de ADN se lean fácil y simultáneamente.

Con esta capacidad, los investigadores pueden emplear la codificación de barras (uso de secuencias de ADN como ‘etiquetas’ de identificación molecular) para realizar un seguimiento de los resultados experimentales.

La codificación de barras de ADN ahora se está utilizando para acelerar drásticamente el ritmo de la investigación en campos como la ingeniería química, la ciencia de los materiales y la nanotecnología.

En el Instituto de Tecnología de Georgia, por ejemplo, se están identificando rápidamente terapias genéticas más seguras; otros están descubriendo cómo combatir la resistencia a los medicamentos y prevenir la metástasis del cáncer.

Entre los desafíos para hacer que le almacenamiento de datos de ADN sea común son los costos y la velocidad de lectura y escritura de ADN, que deben reducirse aún más si el enfoque es competir con el almacenamiento electrónico. Incluso si el ADN no se convierte en un material de almacenamiento ubicuo, es casi seguro que se utilizará para generar información a escalar completamente nuevas y preservar ciertos tipos de datos a largo plazo.

Además, el ADN es un material extremadamente estable. Se sabe esto porque se ha encontrado ADN intacto de animales preservados cientos de miles de años. El hecho de que la información genética esté codificada en el medio significa que siempre se podrá volver a leer, no será necesario preocuparse por la tecnología de lectura que evoluciona más allá del medio.