Un equipo de investigación interdisciplinario de la Universidad de Missouri propuso recientemente una nueva solución de almacenamiento biológico, afirmando que se espera que "transforme" moléculas de ADN en un disco duro digital regrabable para almacenar varios archivos digitales. Aunque todavía faltan muchos años para su uso comercial práctico, esta investigación se considera un importante paso adelante en el campo del almacenamiento de datos de ADN.

Li-Qun Gu, investigador y coautor del artículo, señaló que el ADN es un portador de información extremadamente compacto y muy estable. La cadena de ADN natural registra el modelo genético de toda la vida en la Tierra, y el objetivo del equipo es rediseñar este sistema molecular para convertirlo en un medio de almacenamiento universal para el mundo de la informática. Con este fin, propusieron un método de escritura basado en la "codificación de cambio de marco", un concepto derivado del mecanismo de cambio de marco ribosomal generalizado en los virus: una sola cadena de ARNm puede generar múltiples proteínas cambiando el marco de lectura, "exprimiendo" así una mayor densidad de información en una secuencia limitada.

El equipo de investigación cree que este principio también se puede transformar en un proceso de escritura digital, es decir, mediante el diseño cuidadoso de secuencias de bases de ADN, los 0 y los 1 se codifican en la estructura molecular para lograr una escritura de datos rápida, controlable en costos y altamente paralela. Los detalles técnicos de este método han sido publicados en la revista PNAS Nexus. El autor propuso en el artículo que esta estrategia de codificación inspirada en el cambio de marco ribosómico tiene el potencial de respaldar un sistema de escritura de datos escalable a nivel molecular, pero todavía quedan muchos desafíos de ingeniería bioquímica y de sistemas para avanzar hacia la ingeniería y la comercialización.

En cuanto a la lectura, los investigadores desarrollaron un dispositivo electrónico compacto para usar con un detector molecular: a medida que la cadena de ADN sintético pasa a través del detector, los sutiles cambios de carga causados ​​por ella se recogen y se traducen en una secuencia binaria, y finalmente se reconstruyen en un archivo digital. Gu Liqun dijo que, en comparación con las soluciones de almacenamiento de ADN anteriores, este nuevo método tiene ventajas en cuanto a velocidad, facilidad de operación y respeto al medio ambiente. Sin embargo, el tamaño actual del dispositivo sigue siendo relativamente grande y se necesita una mayor miniaturización y diseño integrado para lograr una forma portátil similar a una unidad flash USB.

En cuanto a las posibles aplicaciones, el equipo de investigación ofreció una visión bastante imaginativa: se espera que el almacenamiento de ADN se utilice para proteger diversos tipos de información, desde recuerdos personales y documentos importantes hasta datos científicos y archivos corporativos, sin depender de la infraestructura de red tradicional, evitando así en cierta medida los ciberataques y los riesgos de seguridad de la red que enfrentan los sistemas digitales existentes. "Se puede considerar como una caja fuerte digital extremadamente segura". Dijo Gu Liqun.

Desde una perspectiva física, la doble hélice del ADN es una estructura biológica tridimensional a escala microscópica. Esta arquitectura molecular le confiere una densidad de almacenamiento teórica mucho mayor que la de los chips semiconductores bidimensionales o los discos de grabación magnéticos tradicionales. Al mismo tiempo, algunos investigadores también consideran que las formas de almacenamiento fuera de línea a nivel molecular tienen ventajas de "aislamiento" natural contra ciertos tipos de intrusiones en la red. Sin embargo, cómo lograr un equilibrio de ingeniería entre densidad ultraalta, almacenamiento a largo plazo y lectura y escritura aleatorias rápidas sigue siendo uno de los problemas centrales en este campo.

A nivel mundial, la tecnología de almacenamiento de información basada en ADN se ha explorado continuamente durante muchos años. Los objetivos de investigación incluyen mejorar la practicidad de los equipos, reducir los costos de síntesis y secuenciación y acelerar el proceso de codificación y decodificación de datos. El trabajo relacionado anterior incluye proponer el concepto de "casete de ADN" para almacenar contenido de audio masivo y utilizar inteligencia artificial para mejorar en gran medida la eficiencia de la recuperación de datos de ADN. La solución de "disco duro" de ADN reescribible propuesta por el equipo de la Universidad de Missouri se basa en este contexto de investigación e intenta utilizar un nuevo método de codificación y una arquitectura de lectura y escritura para llevar la tecnología un paso más allá.