Zettabytes en una probeta: ahora podemos almacenar enormes volúmenes de datos en ADN

Científicos han desarrollado un método innovador para almacenar información en ADN mediante modificaciones epigenéticas . Un grupo de investigadores presentó una tecnología que puede simplificar y abaratar considerablemente el proceso de almacenamiento a nivel molecular.

En un contexto en el que la humanidad genera anualmente zettabytes de contenido (esto equivale a 10²¹ bytes), encontrar métodos efectivos de almacenamiento se vuelve críticamente importante. El ADN atrae la atención de la comunidad científica por su increíble densidad de información y su capacidad de permanecer inmutable durante milenios.

Tradicionalmente, los científicos han almacenado información en ADN construyendo cadenas a partir de las cuatro "letras" del código genético: los nucleótidos A, T, C y G. Sin embargo, crear estas secuencias requería mucho tiempo y dinero, y, además, cuanto más larga se hacía la cadena, mayor era el riesgo de errores durante el proceso de almacenamiento.

El nuevo método utiliza otro principio: las modificaciones epigenéticas. En la naturaleza, estas funcionan como marcas especiales en el ADN; sin alterar la secuencia de "letras", estas modificaciones químicas le indican a la célula cómo utilizar una determinada parte del código genético. Los científicos han aprendido a controlar uno de estos tipos de modificaciones: la alteración del nucleótido C cuando es seguido por una G.

La tecnología desarrollada es similar al funcionamiento de una antigua imprenta. En lugar de usar una placa metálica larga, se utiliza una cadena de ADN como plantilla. Las letras se representan con pequeñas moléculas, o "ladrillos", cada una de las cuales puede unirse solo a una sección específica de la plantilla. Algunos "ladrillos" contienen nucleótidos C modificados, mientras que otros son convencionales.

Cuando un "ladrillo" con un C modificado se une a la plantilla, envía una señal a una enzima específica para aplicar la misma modificación en la cadena principal de ADN. La enzima reconoce la secuencia CG en una cadena y GC en la otra (direcciones opuestas), lo que permite transferir las marcas epigenéticas de manera precisa a las áreas deseadas.

A cada área potencialmente modificable de la plantilla se le llamó "epi-bit". La versión modificada equivale a un uno en el código binario de la computadora, mientras que la versión original representa un cero. La principal ventaja de este método es que permite grabar varios bits simultáneamente sin la necesidad de sintetizar nuevas secuencias.

Para la lectura de los datos, se creó un sistema en el que los unos emiten luz y los ceros permanecen oscuros. La luminiscencia junto con la secuencia de bases se registra cuando el ADN pasa a través de un poro de tamaño nanométrico.

En una serie de experimentos, los científicos utilizaron cinco plantillas de ADN y 175 "ladrillos", lo que les permitió almacenar 350 bits al mismo tiempo. Usando moléculas plantilla especialmente marcadas, los investigadores lograron codificar y luego leer cerca de 275,000 bits. Entre los datos almacenados se encontraban un retrato en color de un panda y un antiguo dibujo de un tigre de la dinastía Han.

La nueva tecnología fue probada en la práctica con la ayuda de estudiantes voluntarios. Sesenta estudiantes de diversas facultades recibieron kits sencillos para codificar textos. Los resultados fueron alentadores: de los quince fragmentos almacenados, lograron recuperar doce.

Sin embargo, el método aún necesita mejoras. Durante el proceso de grabado y lectura, a veces ocurren fallos; además, las marcas epigenéticas desaparecen durante la duplicación del ADN. Los investigadores aún deben investigar cuán estables son los cambios realizados bajo diferentes condiciones de almacenamiento. Hasta ahora, se sabe que los epi-bits no se destruyen incluso cuando se calientan hasta 95 grados Celsius.