El mundo se está quedando sin formas de almacenar las montañas de datos que producimos. Biomemory crea discos duros basados ​​en ADN que podrían almacenar esta información de forma económica, sostenible y durante siglos.

La sociedad ha avanzado mucho en la tecnología para almacenar datos críticos, pasando en el siglo XX de tarjetas perforadas y disquetes a discos duros que pueden almacenar hasta 20 terabytes de datos. Sin embargo, esta tecnología está siendo superada rápidamente por nuestra insaciable demanda de datos.

«Con el desarrollo del Internet de las cosas (un automóvil autónomo genera alrededor de 3 terabytes por hora), se espera que el volumen de datos generados se duplique cada año», advirtió Erfane Arwani, director ejecutivo y cofundador de la empresa francesa de almacenamiento de ADN Biomemory.

“La sobrecarga de información ya supera la capacidad de los métodos existentes de almacenamiento de medios digitales, que se basan en cintas magnéticas, discos duros o memorias flash en los centros de datos. Estas tecnologías heredadas no solo tienen una vida útil finita, sino que también conllevan altos costos financieros y una gran huella ambiental”.

El enigma de archivar datos

Los centros de almacenamiento de datos suelen utilizar discos duros y cintas magnéticas para almacenar la mayoría de los archivos de datos del mundo. Sin embargo, además de su incapacidad para mantenerse al día con la creciente demanda, estos centros de datos emiten anualmente grandes cantidades de gases de efecto invernadero debido al mantenimiento de los archivos.

A menudo se sugiere aumentar el uso de la tecnología de cintas magnéticas energéticamente eficientes para contrarrestar la insostenibilidad del almacenamiento de datos. Otro nuevo método es el almacenamiento de información digital en discos duros basados ​​en el ADN, la molécula que codifica la vida misma.

Biomemoria: codificación de datos en el ADN

El almacenamiento de datos de ADN tiene el potencial de abordar la falta de capacidad de datos. A diferencia de la cinta magnética, los discos de ADN pueden almacenar 220 000 terabytes en un solo gramo de ADN, y la energía requerida para mantener el medio es mucho menor que en los centros de datos.

«El ADN encapsulado tiene la capacidad de permanecer estable a temperatura ambiente durante siglos, si no milenios», dijo Arwani. Agregó que todos los datos digitales generados en 2019, 45 mil millones de terabytes, podrían caber en una pieza de ADN del tamaño de una barra de chocolate.

Para avanzar en el desarrollo de discos de ADN, Biomemory fue fundada en 2021 por un equipo de investigadores académicos con sede en París. La startup, que recaudó 5,2 millones de dólares en una ronda inicial en diciembre de 2022, está desarrollando pequeñas cápsulas herméticas que pueden almacenar ADN seco en centros de datos. Estas cápsulas son parte de un sistema de almacenamiento de datos que puede leer y escribir moléculas de ADN para codificar y decodificar datos.

Desafíos en el desarrollo de discos de ADN

El campo del almacenamiento de ADN aún está en pañales, con la primera gran demostración publicada en 2012 por un grupo que incluye al académico estadounidense George Church. Hay numerosos obstáculos técnicos que superar antes de que la tecnología pueda convertirse en la corriente principal.

Por ejemplo, la mayor parte de la escritura del ADN se realiza utilizando una técnica llamada química de fosforamidita, en la que los componentes básicos del ADN se agregan a una molécula uno a la vez. La técnica se ha perfeccionado a lo largo de los años, pero aún es costosa y se limita a fabricar moléculas de ADN largas necesarias para el almacenamiento eficiente de datos.

«Para que el almacenamiento de datos de ADN sea viable, el ADN debe sintetizarse a una escala mucho mayor de lo que es posible actualmente a una fracción del costo actual, mientras se minimiza el margen de error», dijo Arwani. «El alto coste actual del almacenamiento de ADN en oligonucleótidos, superior a los 1000 euros (1055 dólares) por megabyte, ha impedido la aplicación real de esta tecnología para el almacenamiento masivo de datos».

En los últimos años, la síntesis enzimática de ADN se ha convertido en una alternativa más económica y sostenible a la síntesis química tradicional. Ha sido defendido por compañías como DNA Script y Molecular Assembly. Sin embargo, el método aún es lento y requiere más investigación para poder producir en masa moléculas largas de ADN.

Biomemoria utiliza bacterias para producir ADN para discos duros

La solución de Biomemory para lograr la producción de ADN a gran escala necesaria para los discos duros de ADN es producir en masa moléculas de ADN en bacterias. A diferencia de muchos proyectos actuales de almacenamiento de datos de ADN, el proceso de codificación de memoria de ADN de Biomemory escribe secuencias de ADN compatibles con las células vivas. Esto permite a la empresa utilizar cultivos bacterianos como alternativa a métodos de producción más caros como la PCR. Las células podrían incluso usarse para manipular datos almacenados en el ADN.

Una vez que el ADN se escribe y luego se fabrica en las células, Biomemory lo almacena en cápsulas y lo organiza en un sistema de manejo donde la información y los metadatos se pueden almacenar y leer a través de la secuenciación del ADN cuando sea necesario.

«Esta tecnología organiza físicamente los datos en moléculas de ADN de doble cadena biocompatibles y bioprotegidas largas, proporcionando una solución de almacenamiento duradera con capacidad de almacenamiento ilimitada que puede duplicarse biológicamente a un costo muy bajo», dijo Arwani.

El panorama del almacenamiento de datos de ADN

En los últimos años, se ha trabajado mucho en el mundo académico sobre el almacenamiento de datos de ADN. Estos proyectos a menudo fueron financiados en los EE. UU. por agencias gubernamentales como la Actividad de Proyectos de Investigación Avanzada de Inteligencia (IARPA) y la Agencia de Proyectos de Investigación Avanzada de Defensa (DARPA).

Las empresas que amplían los límites del almacenamiento de datos de ADN incluyen Microsoft, Twist Bioscience, Catalog y DNA Script. Sin embargo, muchos siguen utilizando costosas tecnologías de síntesis y amplificación en sus operaciones.

La biomemoria se diferencia al hacer que las construcciones de ADN puramente sintéticas desarrolladas en el campo funcionen en células vivas.

«Utilizamos la capacidad natural de los organismos vivos para manipular moléculas largas de ADN de doble cadena, como cromosomas o plásmidos, para crear una tecnología de almacenamiento de ADN escalable y sostenible», explicó Arwani.

«Con solo ajustes menores, ya podemos competir con la síntesis química y enzimática, y las mejoras adicionales que son posibles gracias a nuestra financiación inicial desbloquearán la escritura de datos a velocidades y costos sin precedentes».

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