De las TIC's a las BioTIC's: nuevos paradigmas de almacenamiento de información

El ADN tiene obsesionados a los científicos por su infinito potencial. Así como fuimos testigos del surgimiento de la era digital, ¿lo seremos también de su transición hacia una era de información en formato biológico?

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El autor es doctor en Biología Molecular (UBA) y coordinador del área de ciencia y tecnología de la Fundación Pensar

El ADN es el banco de datos de la biología. Es la forma de almacenamiento que menos lugar ocupa, es estable, energéticamente eficiente y, lo más importante, ha sido utilizado por los seres vivos desde hace 3.500 millones de años. Desde hace décadas, el ADN tiene obsesionados a los científicos por su potencial para ser usado como forma de almacenamiento de información.

Cuando hablamos de almacenar información, automáticamente se nos vienen a la cabeza términos como disco rígido, memoria flash, discos externos, la nube. Sin embargo, en esta época del año en la que bacterias y virus conviven en nuestros diálogos cotidianos siendo responsables de ausentismos laborales y malestares individuales, no se nos ocurre pensarlos como herramientas del nuevo paradigma de almacenamiento de información. Hasta ahora.

El almacenamiento de información y manejo de datos es uno de los desafíos de la era digital, no tanto por su costo, sino más bien por el volumen de información que se genera día a día. Afortunadamente, los resultados de distintas investigaciones recientes en materia de síntesis, almacenamiento y secuenciación de ADN nos sugieren que así como fuimos testigos del surgimiento de esta era de las tecnologías de la información y la comunicación (TICs) en formato digital, seremos también testigos de su fin y su transición hacia una era de información en formato biológico, lo que podríamos bautizar como la Era de las BioTICs.

Si bien esta tecnología se encuentra en fase experimental, el futuro es prometedor para responder a la demanda global de falta de espacio para almacenamiento. El ADN ocupa muy poco espacio, lo cual contribuye a la miniaturización de la tecnología. El ADN ya probó tener una gran estabilidad y conservación de la información a través del tiempo. Sólo pensemos en organismos que conservaron intacto su ADN por al menos 10.000 años mientras que un disco duro no resiste más de 20. Por último, la información guardada en formato de ADN puede ser leída con altísima fidelidad al momento de usarla. Para ello se utilizan enzimas con una frecuencia de equivocarse no superada por ningún equipo inventado por el hombre. Imaginemos que una enzima que copia ADN tiene un error cada 100.000.000 de unidades (nucleótidos, lo que serian serían los bits del ADN). Si le sumamos enzimas de reparación, la tasa baja hasta niveles increíbles de 1 error cada 10.000.000.000 de nucleótidos o bits.

Sólo pensemos en organismos que conservaron intacto su ADN por al menos 10.000 años mientras que un disco duro no resiste más de 20

¿Es el fin de la era digital? Por ahora no. Los formatos electromagnéticos utilizados en la actualidad, como los BLU Blu Ray, los DVD o la nube seguirán siendo necesarios para el manejo de información que requiere acceso rápido para su uso cotidiano y para aquella que necesita ser modificada frecuentemente. Sin embargo, hay una cantidad enorme de información que o bien no necesita ser utilizada con frecuencia o bien debe ser preservada inalterada idealmente para siempre. Ejemplos del primer caso son: la información de los datos poblacionales y genealógicos de los países, datos bancarios, series estadísticas, e historias clínicas. En el segundo grupo se encuentran por ejemplo la información de todo el patrimonio cultural de la humanidad, como las obras de Miguel Angel Ángel o las pinturas rupestres, reproducciones a escala de monumentos como el Partenón o las pirámides de Chichen Itzá, las obras completas de Sigmund Freud, o las de Johann Sebastian Bach. Imaginemos toda esa información adentro de un tubito de plástico del tamaño de un grano de arroz.

A principios de 2013, científicos británicos y estadounidenses publicaron un método innovador para guardar, preservar y leer información (imágenes, textos y sonidos) en soporte de ADN. Durante años, Ewan Birney y Nick Goldman del Instituto Europeo de Bioinformática en Cambridge, Reino Unido, trabajaron en el desarrollo de esta idea como respuesta a las dificultades que enfrentará la humanidad para guardar cada vez más datos durante las próximas décadas.

Imaginemos la información de todo el Patrimonio Cultural de la Humanidad adentro de un tubito de plástico del tamaño de un grano de arroz

Para tener una idea de la revolución que nos deparan las BioTICs, basta recordar esta frase del biólogo molecular Nick Goldman: "Un gramo de ADN tiene la capacidad de almacenar millones de Gigabytes, el equivalente a tres millones de CDs". Para entender de qué estamos hablando, podemos decir que en 5 gramos de ADN podemos almacenar toda la información digital que genera toda la humanidad en un año.

Se ha calculado que la información así almacenada podría perdurar entre 10.000 y 400.000 años; un gran avance si pensamos que los DVD y el Blu Ray no llegan ni a dos décadas. Así, los datos codificados en el ADN pueden pasar por varias civilizaciones, algo que permitiría conservar todo el conocimiento humano en espacios mínimos.

En Argentina, un grupo de alumnos e investigadores del Instituto de Tecnología de la Universidad Argentina de la Empresa (UADE), encabezados por el biólogo molecular Federico Prada, lograron guardar en moléculas de ADN la primera parte del Himno Nacional. En este caso, el equipo del Dr. Prada utilizó bacterias para replicar la información con una eficiencia increíble y del mismo modo que replica su propia información genética, casi sin errores. En general, cuando la información está en una molécula de ADN, se necesita un organismo vivo para ayudar a copiar esa información. Sin embargo, los avances en Biología Sintética posibilitan la síntesis de moléculas de ADN sin necesidad de estos organismos. Según Prada, en una sola noche podríamos obtener una copia del Himno para cada habitante del planeta.

El único inconveniente actual de esta tecnología es su costo: leer un megabyte de datos almacenados en el ADN cuesta alrededor de 200 dólares. Escribir la misma información, cuesta unos 10.000 dólares. Pero esto es solo sólo el comienzo: es esperable que, como en toda tecnología exponencial, los costos disminuyan también de la misma forma y en menos de una década podríamos estar hablando en cualquier bar de Buenos Aires de las empresas BioTICs.