Supercomputadora biológica: cómo encajar una biblioteca en una sola molécula de ADN

Un grupo de investigadores de la Universidad de Carolina del Norte y la Universidad Johns Hopkins ha realizado un descubrimiento crucial en el campo de la computación basada en ADN. Lograron desarrollar un sistema capaz de almacenar información y realizar tareas computacionales utilizando moléculas de ADN. Esta tecnología abre nuevas posibilidades para la creación de computadoras biológicas ultracompactas.

Hasta ahora, los ingenieros se enfrentaban a serios desafíos al intentar combinar las funciones de almacenamiento de datos y cálculos en sistemas de ADN sintético. Sin embargo, la nueva investigación demuestra que esto es posible. Un marco especial de ácidos nucleicos permite realizar una gama completa de operaciones computacionales utilizando cadenas de ADN.

El elemento clave de esta nueva tecnología son los llamados dendricoloides, estructuras diminutas en forma de árbol donde se colocan las moléculas de ADN. Gracias a ellos, no solo se puede almacenar información, sino también editar el código genético de manera continua y mucho más fácilmente que antes. Es importante destacar que los datos codificados en el ADN se pueden diferenciar claramente de las nanofibras dendricoloides en las que se almacenan.

Esta característica permite copiar la información en forma de ARN para su procesamiento o reescribir ciertas secciones del ADN sin dañar los "archivos" originales o el soporte de almacenamiento. Además, la estructura ramificada del marco dendricoloide favorece una mejor conservación de la información en el ADN en comparación con los polímeros en solución.

Los investigadores realizaron un análisis de envejecimiento acelerado, que mostró resultados impresionantes. Se descubrió que a una temperatura de aproximadamente 4 grados Celsius (unos 39 grados Fahrenheit), las hebras de ADN almacenadas en dendricoloides tendrían un período de semidesintegración de miles de años. A temperaturas más bajas, este período podría alcanzar millones de años.

El profesor Albert Koeng, biólogo molecular de la Universidad de Carolina del Norte, comenta: "Durante mucho tiempo se pensó que, aunque el almacenamiento de datos en ADN podría ser útil para la preservación a largo plazo de la información, sería difícil o imposible desarrollar una tecnología de ADN que abarcara todo el espectro de operaciones características de los dispositivos electrónicos tradicionales. Hemos demostrado que estas tecnologías de ADN son viables porque logramos crear tal sistema".

La nueva computadora biológica es capaz de realizar diversas operaciones, incluidas el almacenamiento, la lectura, el borrado, la transferencia y la reescritura de datos. Todas estas funciones se pueden programar y repetir.

El doctor Kevin Lin, ingeniero químico de la Universidad de Carolina del Norte, subraya: "Nuestro sistema permite realizar un conjunto completo de funciones de almacenamiento y cálculo de datos utilizando ADN". Aunque aún queda mucho por recorrer antes de la aplicación generalizada de estas computadoras de ADN, este desarrollo demuestra que es posible. De hecho, la máquina biológica ya ha podido resolver tareas simples de ajedrez y sudoku, lo cual, aunque no está al nivel de las supercomputadoras, es un logro impresionante para moléculas microscópicas.