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» » » Almacenando datos para la eternidad, en forma de ADN

Referencia: Science Daily.com, 12 de febrero 2015
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¿Cómo podemos preservar nuestro conocimiento hoy en día para los próximos milenios? Los investigadores han encontrado una manera de almacenar información en forma de ADN, presumiblemente preservado para casi una eternidad.

En su búsqueda de formas de almacenar datos de forma permanente, los investigadores de ETH se han inspirado en los fósiles. Crédito: Philipp Stoussel / Copyright ETH Zurich.
Los rollos manuscritos de hace miles de años nos han proporcionado una visión de culturas largamente olvidadas y el conocimiento de nuestros antepasados. En esta era digital, por el contrario, gran parte de nuestro conocimiento se encuentra en los servidores y discos duros. Que sobrevivan estos datos 50 años será todo un reto, ni que hablar de miles de años. Por lo tanto, los investigadores están buscando nuevas formas de almacenar grandes volúmenes de datos pensando en el largo plazo. Y para ello se presta especial atención a un medio de almacenamiento que se encuentra en la naturaleza, el material genético llamado ADN.

El ADN parece prestarse a esta tarea, ya que puede almacenar grandes cantidades de información de una manera compacta. Por desgracia, los datos no siempre están libre de errores recuperables: que no son más que lagunas e información falsa en los datos codificados, que surgen a través de la degradación química y de errores en la secuenciación del ADN. Ahora, los investigadores dirigidos por Robert Grass, un profesor del Departamento de Química y Biociencia Aplicada de la ETH Zurich, han revelado cómo se puede lograr el almacenamiento a largo plazo y libre de errores de información, posiblemente por más de un millón de años. En primer lugar, encapsular los segmentos portadores de información de ADN en sílice (vidrio), y en segundo lugar, utilizar un algoritmo con el fin de corregir errores en los datos.

El "fósil sintético' forma una capa protectora

Hace un par de años, los investigadores demostraron que los datos podrían guardarse y ser releídos en forma de ADN. En ese caso, el período de tiempo entre la "escritura" de la información --la síntesis de la secuencia de codificación correspondiente al ADN-- y la lectura, o secuenciación de los datos, fue muy corto.

 Pero incluso en un corto período de tiempo presenta un problema en términos de margen de error, conforme se van produciendo errores en la escritura y lectura del ADN. A largo plazo, el ADN puede cambiar significativamente, ya que reacciona químicamente con el medio ambiente, presentando así un obstáculo para el almacenamiento a largo plazo. Sin embargo, el material genético descubierto en los huesos fosilizados con varios cientos de miles de años de antigüedad pueden estar aislados y analizados al quedarse como encapsulados y protegidos. "De manera similar a estos huesos, queremos proteger la información del ADN con una cáscara sintética 'fósil", explicaba Grass.

Con este fin, su equipo encapsuló el ADN en esferas de sílice con un diámetro de aproximadamente 150 nanómetros. Los investigadores codificaron la Carta Federal de Suiza de 1291 y el método de los teoremas mecánicos de Arquímedes en el ADN. A fin de simular la degradación de información en el ADN durante un largo período de tiempo, los investigadores lo almacenaron a una temperatura entre 60 y 70ºC durante un mes. Estas altas temperaturas replican la degradación química que tiene lugar durante cientos de años en un plazo de pocas semanas. De esta manera, los investigadores podrían comparar el almacenamiento de ADN en una funda de vidrio de sílice con otros métodos de almacenamiento común, como el papel de filtro impregnado y el de biopolímeros. El ADN encapsulado en la cáscara de vidrio resultó ser especialmente resistente. Mediante el uso de una solución de fluoruro, es posible separar fácilmente el vidrio de sílice, y leer la información contenida.

Como el encapsulado en sílice es más o menos comparable al de los huesos fosilizados, los investigadores podrían redibujar la información prehistórica acerca de la estabilidad a largo plazo del ADN encapsulado, y de ello calcular un pronóstico: a través del almacenamiento a bajas temperaturas, como los que se encuentran en La Bóveda Global de Semillas de Svalbard, que se almacena a menos de 18ºC, la información codificada en ADN puede sobrevivir más de un millón de años. Por el contrario, los datos proyectados en microfilm sólo pueden preservarse en un estimado de 500 años.

Recuperación de datos perdidos

No obstante, almacenar simplemente la información durante largos períodos de tiempo sin daños sustanciales no es suficiente. Los datos también deben poder ser leídos libres de error. Gracias a los significativos avances tecnológicos en la secuenciación del ADN, la lectura de los datos almacenados es económica y aún lo será más en el futuro. Pero, estas tecnologías no están libres de error.

Para responder a este problema, Reinhard Heckel del Laboratorio de Tecnología de Comunicación de ETH Zurich, ha desarrollado un esquema para corregir los susodichos errores basándose en los códigos Reed-Solomon, parecidos a los que se utilizan en la transmisión de datos a través de largas distancias; por ejemplo, en la comunicación por radio de naves espaciales. La clave es una información adicional adjunta a los datos reales, explica Heckel. "Para definir una parábola, uno necesita básicamente de sólo tres puntos. Hemos añadido dos más en caso de que uno se pierda o se desplace". Los datos codificados de ADN son de hecho más complejos, pero, en principio, el encriptado de seguridad del ADN de los investigadores asegura las funciones de la misma forma. Incluso cuando se almacena en condiciones adversas, la información guardada en la prueba, La Carta Federal de Suiza y el texto de Arquímedes, podría ser recuperada sin errores.

¿Qué tipo de información querría salvar Grass durante millones de años? Los documentos del Programa Memoria del Mundo de la Unesco, dice. Y también la Wikipedia: "Muchas entradas describen en detalle, otras no tanto. Aunque probablemente esto proporciona una buena visión general de lo que sabe nuestra sociedad, lo que la ocupa y en qué medida."


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- Fuente: ETH Zurich, vía EurekAlert.org .
- Imagen: En su búsqueda de formas de almacenar datos de forma permanente, los investigadores de ETH se han inspirado en los fósiles. Crédito: Philipp Stoussel / Copyright ETH Zurich.
- Publicación: Robert N. Grass, Reinhard Heckel, Michela Puddu, Daniela Paunescu, Wendelin J. Stark. Robust Chemical Preservation of Digital Information on DNA in Silica with Error-Correcting Codes. Angewandte Chemie International Edition, 2015; DOI: 10.1002/anie.201411378.
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Editor del blog Pedro Donaire

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