Creíamos que guardar toda la información del mundo en una gota de agua era imposible, pero un disco duro de ADN de 200.000.000 GB lo hará posible

El elemento básico de toda forma de vida en nuestro planeta -y, hasta donde sabemos, del universo- es el Ácido Desoxirribonucleico (ADN). Aparte de ser la "plantilla" de cualquier especie viva que existe, tiene una capacidad de almacenamiento de datos apabullante. Y eso no ha pasado desapercibido para un grupo de investigadores de la Universidad de Missouri, en EE.UU: su idea es crear una unidad de almacenamiento digital (un disco duro o HDD) que esté basado y funcione en cadenas de ADN. Van por buen camino, pero hay una serie de desafíos a los que se enfrentan, aunque de superarlos, se podrían conseguir discos duros que tenga cientos de petabytes.

La fórmula del ADN como almacenamiento: 1 gramo = 215PB

El principio es el siguiente. Los discos duros de cualquier tipo almacenan la información de forma binaria (unos y ceros), pero las cadenas de ADN utilizan un  sistema "cuaternario" en base a cuatro bases químicas de nucleótidos: adenina (A), timina (T), citosina (C), y guanina (G). Estos cuatro componentes básicos de toda cadena de ADN pueden dividirse y sintetizarse, y lo que es más importante: tienen una capacidad de almacenamiento superior a los bits tradicionales. Si ya se pueden hacer infinidad de combinaciones mediante grupos de unos y ceros, imaginaos la de combinaciones entre los nucleótidos ATCG; es una densidad mucho mayor que la que podemos encontrar en cualquier disco duro actual, todo por el simple principio matemático de que cuatro estados posibles equivalen a 2 bits. 

Imagen: Warren Umoh (vía Unsplash)

Esto se traduce en la siguiente fórmula: 

• 1 base de ADN = 2 bits
• 4 bases = 1 byte

Ahora bien, pese a que el ADN esté presente en todos los organismos vivos, el número de bases que forman sus cadenas varía enormemente de una especie a otra. En el caso del ser humano, el genoma completo contiene alrededor de 3.200 millones de pares de bases, (o 6.400 millones de bases individuales si contamos ambas hebras de la doble hélice).

Si aplicamos la equivalencia anterior -dos bits por base-, todo el ADN contenido en una sola célula humana podría almacenar teóricamente unos 800 MB de información. Esa combinación de densidad extrema y estabilidad molecular permitiría guardar en un solo gramo de ADN hasta 215 petabytes (PB) de datos.

El problema: el ADN es más parecido a un CD que a un disco duro

Sin embargo, el experimento ya se ha topado con algunas limitaciones que, irónicamente, también se aplican a ciertos soportes informáticos. Es relativamente fácil escribir o imprimir información en una cadena de ADN, pero si lo que queremos es "reutilizarla" o reescribir información (como hacemos diariamente con los HDD o los SDD), es mucho más complicado o incluso imposible en función de la información que queramos suplantar.

Imagen:

Por ponerlo de manera sencilla: el ADN se parece más a un CD que solo puede grabarse una vez que a un disco magnético o a las células de memoria flash de un SSD. La solución que han planteado los investigadores es desarrollar un HDD “molecular”: pequeñas cadenas de ADN que funcionen como bloques de almacenamiento con la capacidad de editarse de forma selectiva sin tener que reescribir la información desde cero.

Para ello utilizan dispositivos capaces de detectar cambios en una corriente eléctrica cuando una molécula de ADN atraviesa un sensor microscópico. Cada uno de los nucleótidos ATCG altera esa señal de forma distinta, lo que permite interpretar la secuencia y convertirla de nuevo en datos digitales.

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Por desgracia, esto es solo el principio de la investigación. Aunque el concepto es teóricamente posible, como señalan en el artículo publicado en TechSpot, todavía es necesario perfeccionar las técnicas de lectura y reescritura de las bases ATCG del ADN. A esto se suma otro problema importante: para almacenar datos es necesario sintetizar ADN artificial en laboratorio, un proceso que sigue siendo extremadamente caro y complejo de manipular. En otras palabras, aún queda bastante tiempo para que puedas comprarte un HDD o SSD de más de 200 PB hecho con ADN.

Imagen de portada: Patrick Lindenberg (vía Unsplash). Fotomontaje aplicado con fines ilustrativos.

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