Almacenamiento de datos ¿Es el ADN el futuro?

almacenamiento de datos ADN

Cuando pensamos en dispositivos de almacenamiento de datos tal vez se nos vengan a la cabeza discos duros, tarjetas SD o incluso aparatos más antiguos como disquetes. Pero no ha sido hasta hace poco que nos hemos dado cuenta de que el dispositivo definitivo podría estar en el interior de nuestras células.

Historia del almacenamiento de datos

El primer “disco duro” de la historia fue el RAMAC 305, desarrollado por la marca IBM en los años 50. Este pesaba una tonelada y podía almacenar hasta 5 megabytes, por lo que te harían falta 31 dispositivos como este para poder contener tan solo la aplicación de Instagram (no era ideal precisamente).

Primer dispositivo de almacenamiento de datos
Fotografía del RAMAC 305 de IBM, primer «dispositivo» de almacenamiento de datos. Fuente: www.ibm.com

Afortunadamente, los dispositivos de almacenamiento de datos han ido mejorando con los años. Durante la historia hemos pasado por los disquetes, los CDs, las memorias USB o las tarjetas SD. Actualmente muchos de nosotros almacenamos información en “la nube”, que en realidad no es más que un montón de discos duros enormes localizados en las instalaciones de distintas empresas a los que podemos acceder gracias a internet.

Aunque es cierto que los dispositivos han mejorado, siguen teniendo tres grandes problemas:

  • La cantidad de datos que pueden almacenar por unidad de espacio, lo que hace que se necesiten grandes instalaciones para poder mantener los enormes discos duros que almacenan las nubes.
  • El consumo energético necesario para proporcionarles alimentación.
  • Su durabilidad en el tiempo, que no suele ser mayor a 5-7 años.

El ADN como forma de almacenamiento de datos

Para resolver estos problemas, los científicos han pensado en el ADN como posible candidato. Y es que si puede almacenar toda la información necesaria para hacer que un ser vivo funcione en un espacio tan pequeño como el núcleo de una célula, ¿por qué no se va a poder almacenar también otro tipo de información adicional?

El ADN es capaz de contener una enorme cantidad de datos en muy poco espacio. Potencialmente podríamos introducir todos los datos generados por la humanidad en un año en solo 4 gramos de ADN.

Almacenar información en ADN, por tanto, no sería muy costoso energéticamente ya que es una molécula muy estable. Tiene una vida media de 500 años, aunque en condiciones adecuadas a baja temperatura puede sobrevivir mucho más.

Además, el ADN nunca se quedaría obsoleto, ya que mientras que la humanidad siga existiendo va a estar interesada en poder estudiar y modificar esta molécula para su propio beneficio. Saber la secuencia de ADN de los organismos permite modificarlos, por ejemplo haciendo que determinado alimento sea más saludable o que una bacteria produzca un fármaco de interés. Además, nuestro ADN contiene información que determina toda nuestra «biología» (desde nuestra altura o color de ojos hasta la predisposición a sufrir una determinada enfermedad).

¿Cómo funciona?

Después de leer todo esto te estarás preguntando cómo podemos introducir la información que normalmente almacenamos en dispositivos electrónicos en el ADN. Pues bien, los datos almacenados en sistemas digitales se encuentran en sistema binario, es decir, ceros y unos. En cambio, la información contenida en el ADN está codificada en un sistema formado por cuatro bases nitrogenadas: adenina (A), timina (T), citosina (C) y guanina (G).

Para poder “traducir” el sistema binario al sistema de bases del ADN necesitamos un algoritmo que contenga las instrucciones para hacerlo de forma correcta. Existen varios algoritmos a disposición para llevarlo a cabo. A continuación podemos ver un ejemplo de uno de ellos:

  • A = 00
  • T = 11
  • C = 01
  • G = 10

De esta manera, el algoritmo nos daría como resultado la cadena de nucleótidos a sintetizar y en la que estaría contenida nuestra información. Más tarde, si la queremos recuperar, solo tendríamos que hacer el proceso inverso secuenciando nuestra cadena de ADN para saber su secuencia de nucleótidos (e.g. AGTCTA) y volver a «traducirlos» al sistema binario.

Pero no todo es de color de rosa con esta tecnología. Por el momento es bastante cara (alrededor de 9000$ para guardar y luego recuperar 2 megabytes), no alcanza las velocidades de lectura y escritura que tienen los discos duros convencionales y puede cometer errores, por ejemplo si se producen errores en la secuenciación de la cadena sintetizada, estos pueden provocar que la información contenida se distorsione. Aun así, hay que tener en cuenta que es una tecnología muy novedosa y que aún tiene mucho margen de mejora.

Usos actuales y futuro de la tecnología

Un indicativo del gran potencial que tiene el almacenamiento de datos en ADN es que grandes empresas como Microsoft están invirtiendo en su desarrollo. Otro gigante del almacenamiento como es Western Digital (WD) también está interesado. De hecho, estas dos empresas junto con otras han creado la DNA Data Storage Alliance (Alianza por el Almacenamiento de Datos en ADN) que busca impulsar el desarrollo de esta tecnología.

Pero el almacenamiento en ADN ya se encuentra en uso actualmente. Por ejemplo, una empresa llamada Carverr ha tenido la idea de guardar las contraseñas de los monederos de criptomonedas en ADN. De esta forma sus clientes tienen una copia de seguridad segura e imposible de hackear. Otro ejemplo más famoso es la serie Biohackers de Netflix. Esta empresa de contenido en streaming ¡ha decidido guardar toda la serie en ADN!

Quién sabe, quizás en el futuro nuestros ordenadores tengan una parte “molecular” en la que podremos guardar nuestra información en ADN.

¡Dejad en los comentarios aplicaciones que se os ocurran!

Bibliografía

Akram F, Haq IU, Ali H, Laghari AT. Trends to store digital data in DNA: an overview. Mol Biol Rep. 2018;45(5):1479-90.

Ceze L, Nivala J, Strauss K. Molecular digital data storage using DNA. Nat Rev Genet. 2019;20(8):456-66.

Erlich Y, Zielinski D. DNA Fountain enables a robust and efficient storage architecture. Science. 2017;355(6328):950-4.

Meiser LC, Antkowiak PL, Koch J, Chen WD, Kohll AX, Stark WJ, et al. Reading and writing digital data in DNA. Nat Protoc. 2020;15(1):86-101. 

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Yago Muñiz Baldomir

Biólogo con especial interés en biotecnolgía. Hago divulgación en instagram bajo el nombre de @thebioaholic.

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