mayo 17, 2021

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El plan de los científicos para almacenar datos sobre ‘bacterias vivas | Ciencias

Escherichia coli Las bacterias convierten los electrones en fragmentos de ADN almacenados en sus genes.

Sprotnick / iStack

Escrito por Robert F. Servicio

Los discos duros y las unidades ópticas almacenan gigabytes de datos digitales con solo presionar un botón. Pero esas tecnologías, como las cintas magnéticas y las unidades deslizantes frente a ellas, están desactualizadas e ilegibles cuando son superadas por nuevas tecnologías. Ahora, los investigadores han encontrado una forma de escribir datos electrónicamente en el ADN de bacterias vivas, que es poco probable que se vuelva obsoleto en cualquier momento.

“Este es un buen paso”, dice Seth Shipman, un ingeniero de bioingeniería de Gladstone Companies y la Universidad de California en San Francisco, quien dice que algún día podría impulsar el negocio. Sin embargo, señala que las aplicaciones del mundo real están muy lejos.

El ADN es atractivo para el almacenamiento de datos por varias razones. Primero, es 1000 veces más denso que la mayoría de los discos duros compactos, lo que le permite almacenar hasta un grano de sal equivalente a 10 películas digitales de larga duración. Dado que el ADN es fundamental para la biología, se espera que las tecnologías de lectura y escritura se vuelvan más baratas y potentes con el tiempo.

El almacenamiento de datos en el ADN no es una idea nueva. Para hacerlo, los investigadores suelen convertir la cadena de un archivo de datos en digital y ceros en combinaciones de cuatro bases de la molécula: adenina, guanina, citosina y timina. Luego usan un sintetizador de ADN para escribir ese código en el ADN. Pero la precisión de la síntesis de ADN reduce el tiempo que se tarda en recibir el código, por lo que los investigadores suelen dividir su archivo en pedazos y escribir entre 200 y 300 bases de ADN. A cada fragmento se le da un código para identificar su ubicación en el archivo, y las secuencias de ADN luego leen los fragmentos para volver a ensamblar el archivo. Pero la tecnología es cara, cuesta hasta 500 3500 para integrar 1 megabit de información. Los viales de ADN en los que se almacena la información pueden descomponerse con el tiempo.

Durante mucho tiempo, los investigadores han estado trabajando para escribir datos sobre el ADN de los organismos para crear un medio fácil de cifrar que copiará sus genes a la próxima generación. En 2017, un equipo dirigido por Harris Wang, un biólogo informático de la Universidad de Columbia, utilizó el método de edición de genes CRSPR para reconocer una señal biológica como la presencia de azúcar fructosa. Cuando los investigadores agregaron fructosa Escherichia coli Aumento de la expresión genética en fragmentos de ADN en forma de anillo llamados células, plásmidos.

A continuación, los componentes CRISPR, formados para proteger a las bacterias de los invasores de virus, cortaron el exceso de plásmido y registraron algunos de ellos en un segmento específico del ADN bacteriano que “recuerda” a los invasores de virus anteriores. El bit del gen insertado representa uno digital. En ausencia de la señal de fructosa, las bacterias almacenan un fragmento aleatorio de ADN, lo que indica cero digital. Clasificación E – Portero El ADN reveló más tarde si las bacterias estaban expuestas a la fructosa a través de uno o de cero.

Pero como el sistema solo podía almacenar datos de dos bits, Wang y sus colegas cambiaron al reconocimiento de fructosa, una entrada electrónica que podía cifrar largas cadenas de información. Insertaron una serie de genes E – Portero Esto ayudó a las células a aumentar la exposición al plásmido en respuesta al voltaje eléctrico. Al igual que el sistema de fructosa, el aumento de la exposición provocó que el digital se almacenara en el ADN de la bacteria. Para estudiarlos y los ceros, los investigadores simplemente clasificaron las bacterias.

Usando este enfoque, Wang y sus colegas cifraron la electricidad Datos hasta 72 bits, “¡Hola Mundo!” Ellos informan hoy Biología Química Natural. También demostraron que pueden agregar E – Portero Su mensaje se mezcla con microbios normales del suelo y luego clasifican la mezcla para recuperar el mensaje almacenado.

Wang dice que estos son todavía los primeros días para almacenar datos en organismos. “No vamos a competir con los sistemas de almacenamiento de memoria actuales”, dice. Los investigadores también necesitan encontrar formas de evitar que las bacterias alteren sus mensajes mientras copian. Pero al menos por ahora, podría darle a James Bond una nueva herramienta para ocultar la noticia a simple vista.

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