ADN: la computadora de mañana

Científicos logran almacenar imagen, texto y sonido en la «molécula de la vida», y descubren por primera vez una estructura cuádruple en el ácido desoxirribonucleico de células humanas

Autor:

Patricia Cáceres

Olvídese de discos duros y disquetes, CD, DVD, Blu-Ray, pendrives y tarjetas de memoria. La tecnología de la información del futuro al parecer irá por otros derroteros. Aunque usted no lo crea, dentro de unos años, la forma más segura y efectiva para guardar sus datos podría ser nada menos que la «molécula de la vida», nuestro propio ADN.

Para probarlo, un equipo de investigadores del Instituto Europeo de Bioinformática (IEB) codificó al lenguaje molecular texto, imágenes y sonido, y los almacenó luego en hebras de ADN sintético, como si se tratara del disco duro común de una computadora.

Según un informe publicado en la revista Nature, los especialistas transcribieron casi 800 000 bytes de información digital, donde se incluía 154 sonetos de Shakespeare, una foto, un documento científico en formato PDF y 26 segundos del video del discurso Tengo un sueño, del líder defensor de los derechos civiles Martin Luther King. Dentro de un tubo de ensayo, toda esta información cupo en un trocito apenas visible de ADN, más pequeño que una mota de polvo.

La molécula helicoidal del ADN se mantiene unida por cuatro grupos químicos, o nucleobases, que no son más que Guanina (G), Adenina (A), Citosina (C), y Timina (T). Cuando estos se organizan en un orden específico, contienen las instrucciones genéticas que necesita todo organismo vivo para construirse y conservarse.

Sin embargo, el sistema de almacenamiento creado por el IEB utiliza los mismos cuatro grupos químicos (G, A, C y T), pero en un orden completamente distinto al de los seres vivos. En este caso los científicos convirtieron los ceros y unos (dígitos binarios) propios de la información digital en el alfabeto de cuatro letras de la cadena del ADN.

Ese nuevo código posteriormente se usó para producir en serie hebras de ADN sintético, en la secuencia correspondiente.

Luego unas máquinas creadas especialmente para «leer» las moléculas decodificaron nuevamente la información y la pasaron a un ordenador. Para sorpresa de todos, pudieron recuperarla con un ciento por ciento de precisión.

Ese proceso de lectura tomó dos semanas, pero los adelantos tecnológicos acortarían ese tiempo, afirmó Ewan Birney, investigador del IEB y uno de los autores del informe publicado en Nature.

Ventajas para no ignorar

Uno de los beneficios de almacenar información en la «molécula de la vida» es que puede conservarse durante milenios, sin requerir grandes cuidados. Así lo demuestra el hecho de haber logrado extraer ADN de fósiles y reconstruir, por ejemplo, el genoma de los neandertales.

Si bien los especialistas del IEB reconocen que esta forma de almacenamiento de información es, por el momento, increíblemente costosa, afirman que en unos años será más asequible, e ideal para archivar documentos a largo plazo.

«Hemos creado un código que es resistente a los errores y que utiliza un formato molecular que cualquiera será capaz de leer sin problemas durante por lo menos 10 000 años e incluso más», declaró a la BBC el autor principal de la investigación, Nick Goldman.

Otra de las grandes ventajas es que el ADN no necesita electricidad para funcionar, precisó por su parte Ewan Birney, uno de los expertos implicados en el estudio.

«Si se mantiene en un sitio fresco, seco y oscuro, el ADN puede conservarse durante muchísimo tiempo. Lo sabemos porque almacenamos información genética de mamuts lanudos en ese tipo de condiciones», argumentó.

Además, a diferencia de otros medios de almacenamiento, como los discos duros externos y las cintas magnéticas, una biblioteca molecular no requeriría de un mantenimiento constante, ni enfrentaría problemas de compatibilidad con versiones anteriores.

De ahí que los documentos históricos y oficiales pudieran beneficiarse algún día del almacenamiento molecular, pues si bien no requieren de una consulta diaria, sí necesitan ser preservados de forma segura.

La increíble capacidad de almacenamiento es otro de los beneficios de esta alternativa. Nick Goldman explicó que la molécula es un medio increíblemente denso.

«Un gramo de ADN tiene la capacidad de almacenar alrededor de dos petabytes de datos, el equivalente a tres millones de CD», puntualizó.

De hecho los especialistas sugieren que cuatro gramos de ADN podrían almacenar la información digital generada por la humanidad en un año, y que todos los datos guardados hasta este momento en el mundo cupiesen en la palma de una mano.

No obstante, una de las preocupaciones que han manifestado algunos detractores de esta iniciativa es que el código de ADN artificial de alguna manera termine en el genoma de otro organismo vivo.

Al respecto Goldman aclaró que el ADN creado no puede incorporarse accidentalmente a un genoma, pues utiliza un código completamente distinto al de las células de los organismos vivos.

«Y suponiendo que el ADN se introduzca en tu organismo, acabaría por degradarse y eliminarse», recalcó.

Humano con hélice cuádruple

El próximo mes de febrero se cumplen 60 años desde que James Watson y Francis Crick irrumpieran en un bar cerca de su laboratorio de Cambridge, pregonando a toda voz el descubrimiento del «secreto de la vida».

Lo que lograron entonces fue describir cómo dos cadenas químicas largas se entrelazaban entre sí y codificaban la información que necesitan las células para construir y mantener el cuerpo humano: el ADN.

Sin embargo, en lugar de las dos cadenas químicas, recientemente un grupo de científicos de la Universidad de Cambridge vio por primera vez una estructura cuádruple de ADN en células humanas.

El equipo, liderado por Giulia Biffi, declaró a la publicación Nature Chemistry que la hélice cuádruple, conocida como G-quadruplex, está presente en nuestras células, y que puede estar relacionada con el cáncer. Sin embargo, hasta ahora no habían sido observadas en el hombre, sino en organismos microscópicos relativamente simples, o producidas en tubos de ensayo.

«Estas estructuras pueden estar presentes en el ser humano cuando la célula tiene cierto genotipo o estado disfuncional», declaró el profesor Shankar Balasubramanian, del departamento de Química de Cambridge.

«Necesitamos probarlo, pero si ese fuera el caso, atacarlas con moléculas sintéticas podría ser una manera interesante de tratar de forma selectiva las células con este tipo de disfunción», agregó.

En otras palabras, si se lograra relacionar de forma definitiva al G-quadruplex con el desarrollo de algunos tipos de cáncer, se podrían crear moléculas sintéticas que contengan la estructura y que bloqueen la proliferación de células en la raíz de los tumores.

El ADN de los líderes

Un reciente estudio del University College de Londres (UCL), con la colaboración de académicos de las universidades estadounidenses de Harvard, NYU y California, sugiere que las aptitudes para liderar podrían transmitirse mediante los genes, de generación en generación.

La investigación, publicada por Leadership Quarterly, identificó por vez primera una secuencia específica de ADN que se relaciona con la tendencia de ciertas personas a ocupar posiciones de jefatura.

«Hemos identificado un genotipo, llamado rs4950, que parece estar asociado con el traspaso de la capacidad de liderazgo de generación en generación», aseguró el doctor Jan-Emmanuel De Neve, principal responsable del hallazgo.

Ello no significa —aclaró el especialista— que el liderazgo no tenga un componente de habilidad, pero el estudio demuestra que es también, en parte, un rasgo genético.

Para identificar el genotipo los científicos compararon las muestras genéticas de aproximadamente 4 000 individuos de Estados Unidos con información sobre sus puestos de trabajo y relaciones sociales. Lo resultados arrojaron un vínculo significativo entre el rs4950 y el liderazgo.

Este estudio nos permite afirmar que hasta cierto punto existe un gen específico de liderazgo, aunque todavía debe pensarse como una habilidad que habría que desarrollar, afirmó De Neve.

Pero la genética —dijo—, y en particular el genotipo rs4950, pueden desempeñar un papel importante en la predicción de quién tiene más probabilidades de dirigir.

El autor aclaró que aún se necesita más investigación para entender las formas en que el rs4950 interactúa con otros factores, como el entorno de aprendizaje de un niño, para el surgimiento de las aptitudes de líder.

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