Ao longo da história humana, as pessoas criaram todo tipo de sistema de armazenamento de dados - de inscrições cuneiformes e esculpidas a discos rígidos e compact discs. Mas todos eles têm uma coisa em comum: em algum momento, eles se degradam.
É por isso que os pesquisadores estão em busca de um armazenamento de dados mais durável, como diamantes e até DNA. Agora, pela primeira vez, relata Gina Kolata no The New York Times, cientistas codificaram um breve filme no DNA de células vivas usando a técnica de edição de genes CRISPR – Cas - um movimento que poderia levar ao registro celular de dados de saúde. Eles publicaram seus resultados esta semana na revista Nature.
O conceito por trás do armazenamento de dados de DNA é relativamente simples. Enquanto os arquivos digitais são essencialmente armazenados através da gravação de uma série dos números 0 e 1, o DNA pode armazenar os mesmos dados codificando as informações em suas quatro bases nucleotídicas, A, G, C e T.
Como Robert Service at Science relata, os cientistas vêm fazendo exatamente isso desde 2012, quando os geneticistas codificaram pela primeira vez um livro de 52.000 palavras no DNA. Embora inicialmente ineficiente, com o tempo, a tecnologia melhorou. Em março, uma equipe de pesquisadores relatou que eles codificaram seis arquivos, incluindo um sistema operacional de computador e um filme, em fragmentos sintéticos de DNA.
Para este último estudo, os pesquisadores escolheram um filme de um cavalo galopante, gravado pelo fotógrafo britânico Eadweard Muybridge em 1878, um dos primeiros filmes já gravados, capturado na tentativa de descobrir se os cavalos que correm já estiveram a menos de um metro de distância. chão.
Os pesquisadores usaram o sistema CRISPR-Cas para transferir o DNA para as bactérias. Este sistema aproveita o poder das defesas imunológicas bacterianas para alterar o DNA das bactérias, explica Ian Sample para The Guardian . Quando os vírus invadem, as bactérias enviam enzimas para separar o código genético do vírus. E incorpora fragmentos do DNA do vírus em sua própria estrutura para lembrar o invasor em caso de futuros ataques. Os cientistas podem manipular esse sistema, controlando quais partes do DNA atrapalham o genoma bacteriano.
Os pesquisadores criaram uma fita sintética de DNA contendo um bloco de cinco quadros deste vídeo, bem como uma imagem de uma mão - as letras das nucelobases representando a sombra e a posição dos pixels das imagens. "Os cientistas então alimentaram os filamentos de DNA para a bactéria E. coli", escreve Sample. "Os insetos trataram as fitas de DNA como vírus invasores e as adicionaram obedientemente a seus próprios genomas."
"Nós entregamos o material que codificava as imagens dos cavalos, um quadro de cada vez", disse o neurocientista de Harvard Seth Shipman, primeiro autor do estudo à Sample. “Então, quando sequenciamos as bactérias, observamos onde os quadros estavam no genoma. Isso nos disse a ordem em que os quadros deveriam aparecer ”.
Como relata Sample, os pesquisadores permitiram que as bactérias se multiplicassem por uma semana, passando o DNA para baixo por muitas gerações. Quando sequenciaram o genoma das bactérias, conseguiram reconstruir as imagens codificadas com 90% de precisão.
Enquanto seria legal ter a trilogia O Senhor dos Anéis codificada em seu DNA um dia, Shipman diz a Kolata que não é realmente o objetivo desta pesquisa em particular. Em vez disso, ele espera que a técnica possa levar a gravadores moleculares que possam coletar dados das células ao longo do tempo.
"Queremos transformar as células em historiadores", diz Shipman em um comunicado de imprensa. “Nós imaginamos um sistema de memória biológica que é muito menor e mais versátil que as tecnologias atuais, que rastrearão muitos eventos de forma não intrusiva ao longo do tempo”.
Em última análise, Shipman espera usar a técnica para estudar o desenvolvimento do cérebro. Em vez de tentar observar as células cerebrais através de técnicas de imagem ou através de cirurgia, esses registradores moleculares coletariam dados ao longo do tempo de todas as células do cérebro, que poderiam então ser decodificadas pelos pesquisadores.
Mas esse dia ainda está longe e a pesquisa atual é apenas uma prova de conceito. "O que isso nos mostra é que podemos obter as informações, podemos obter as informações e podemos entender como o tempo também funciona", diz Shipman à Sample.
Enquanto Shipman está focado na saúde, o mundo da tecnologia também está tomando conhecimento desses estudos de DNA. Antonio Regalado, do MIT Technology Review, relata que, em maio, a Microsoft anunciou que está desenvolvendo um dispositivo de armazenamento de DNA e espera ter alguma versão operacional até o final da década. As vantagens do armazenamento de DNA são bastante óbvias, relata Regalado. O DNA não só dura mil vezes mais do que um dispositivo de silício, mas também pode conter um quintil de bytes de dados em um milímetro cúbico. Todo filme já feito poderia ser armazenado em um dispositivo menor que um cubo de açúcar. A mudança pode acabar com os dias de grandes centros de dados que sugam a energia e que são necessários para acompanhar tudo, desde grandes publicações até fotos de férias.
