Almacenarán datos en moléculas de plástico

Las palabras "si un esquema de felicidad falla, la naturaleza humana se vuelve hacia otro" se publicaron originalmente en 1814 en el Mansfield Park de Jane Austen. En ese momento, las palabras se imprimieron utilizando revolucionarias impresoras a vapor que podían enrollar más de mil hojas de papel por hora.

En un nuevo estudio, un equipo de la Universidad de Texas en Austin ha codificado una cita de Mansfield Park en una pequeña molécula de plástico. Los investigadores esperan que el estudio ayude a demostrar la viabilidad de un nuevo tipo de tecnología para almacenar datos.

Pero los vastos centros de datos que utilizamos actualmente para almacenar datos, en gran parte utilizando cinta magnética, no están a la altura. Aunque hay una evolución constante en el hardware y el software, los requisitos de potencias de procesamiento más rápidas y componentes más pequeños significan que la falta de almacenamiento efectivo está creando un cuello de botella y el sistema actual no puede satisfacer la demanda.

Se está buscando alternativas más pequeñas, estables y eficientes a los discos duros digitales. El interés de la investigación reciente ha recaído en el almacenamiento de datos de ADN: la idea de que podríamos usar los componentes básicos de la vida, el sistema que la naturaleza pasó millones de años evolucionando para codificar el modelo de nuestra especie, como un medio para almacenar y leer nuestra propia historia y conocimiento. Cuando falla un esquema de tecnología, la naturaleza humana cambia a otro.

Como molécula, el ADN dura mucho tiempo (500.000 años si se almacena correctamente) superando con creces la vida útil potencial del papel y la tinta en un orden de varias magnitudes. Pero debe mantenerse estéril y necesita un manejo cuidadoso. Esto puede hacer que el almacenamiento de información utilizando ADN sea caro.

Pero hay otra clase de materiales que se sabe que duran incluso más que el ADN. Estos productos sintéticos descubiertos hace un siglo tienen una estabilidad, facilidad de fabricación y un potencial de almacenamiento que supera con creces al ADN. Estos plásticos, o más específicamente, los polímeros, son moléculas de cadena larga que pueden describirse más fácilmente como que contienen múltiples unidades repetidas, cada una conocida como monómero.

Los investigadores calculan que los cuatro pares de bases, pares de bloques de construcción de ADN, pueden almacenar 1.019 bits de información por metro cúbico. Pero cuando usamos polímeros, tenemos más de cuatro bloques de construcción para elegir. De hecho, hay tantas opciones de monómeros como se pueden localizar comercialmente, por lo que existe la posibilidad de aumentar exponencialmente la densidad de información.

Para sus monómeros, o bloques de construcción, el equipo de Texas utilizó dieciséis aminoalcoholes diferentes. Uniendo estos, crearon dieciocho moléculas más largas, llamadas oligómeros, cada una compuesta de monómeros individuales. Dentro de las moléculas más largas, las combinaciones de monómeros correspondían a letras específicas, y los monómeros más baratos correspondían a letras de uso más común.

El equipo ciertamente encontró que “si el primer cálculo es incorrecto, mejoramos el segundo”. Su primer experto independiente en validar su método solo pudo recuperar el 98,7% de los datos. Con algunas modificaciones en el proceso de lectura, pudieron devolver el descifrado completo de las 158 secuencias de monómeros sin errores.

Durante los últimos 50 años, los investigadores han logrado avances notables en la reducción de la dispersión (la variación molecular, generalmente en masa o forma) de los polímeros sintéticos y han mejorado nuestra capacidad para controlar la distribución de la secuencia de los monómeros.

El uso futuro probablemente dependerá de la disponibilidad comercial de monómeros, como qué aminoalcoholes pueden ser fácilmente accesibles a partir de fuentes renovables. Pero el potencial es enorme. La codificación de polímeros de cadena corta no está muy lejos de codificar el ADN, y el proceso de lectura de las secuencias es similar en ambos.

Aunque el texto original en papel de Mansfield Park inevitablemente se desvanecerá en los próximos siglos, un pequeño fragmento se ha conservado en un polímero durante quizás los siglos venideros, siempre que tengamos el equipo disponible para decodificarlo. Como declara el fragmento final de la cita, “encontramos consuelo en alguna parte”.

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