Las cintas de casete nos remiten de inmediato a los años 80 y 90, a las radios extraíbles de los coches y el nacimiento del walkman, una auténtica revolución que permitía por primera vez la escucha individual y portátil a través de los auriculares. En ese formato que ahora parece prehistórico puede residir la gran esperanza de cara al almacenamiento de datos del futuro, más allá de alternativas como el sistema de Microsoft que permite guardar información en cristales por miles de años.

En el mundo se generan cerca de 495 millones de terabytes de datos cada día y el ritmo de crecimiento anual puede llegar al 40% por el auge de las redes sociales, las plataformas de streaming y, sobre todo, la inteligencia artificial. De esa ingente cantidad de información, muy poca se almacena de forma permanente, apenas un 3%, lo que puede conllevar grandes problemas en un futuro no tan lejano.

Para solucionar el enorme consumo energético de los centros de datos y la caducidad de las soluciones basadas en formatos electromagnéticos, científicos de la Southern University of Science and Technology de China acaban de presentar una solución revolucionaria: el almacenamiento de datos en cintas de ADN, similares a las históricas casetes o a las películas de VHS pero con una capacidad que multiplica de forma radical la de los formatos actuales y requiere un gasto energético muy inferior.

La idea no es nueva, ya que el almacenamiento de datos en ADN es un campo ya explorado para la investigación científica del más alto nivel. Sin embargo, la dificultad asociada a esta tecnología radicaba en los procesos de síntesis y secuenciación (equivalentes a la escritura y lectura de datos), que son costosos, lentos y requieren equipos especializados.

En un artículo publicado en la revista Science Advances, los investigadores describen el sistema que aborda estas limitaciones al integrar todos los componentes necesarios para la lectura, escritura y gestión de estos en un dispositivo compacto, similar a un reproductor de casetes, y utilizando un cartucho de ADN que recuerda a esas cintas que triunfaban en las gasolineras.

Casetes de ADN

Según señalan los investigadores, el ADN presente de una sola célula humana tiene una capacidad aproximada de 3,2 gigabytes, lo que equivale a unos 6.000 libros, 1.000 piezas musicales o dos películas. Esas cifras, trasladadas a una cinta con decenas de metros de longitud, implicaría una capacidad de almacenamiento sin precedentes.

A diferencia de las cintas que comprábamos en las gasolineras o los VHS que se vendían en los quioscos, que almacenaban datos como cambios en un campo magnético, este nuevo formato contiene hebras de ADN sintético.

En este caso, los datos binarios (los clásicos unos y ceros de la información digital) se codifican en las secuencias de las bases nitrogenadas del ADN, resumidas en las letras A, G, C y T. Se pueden entender como pequeños fragmentos de código que, al unirse en una secuencia específica, representan una pieza de información.

El sistema utiliza un dispositivo microfluídico para manipular con precisión pequeñas cantidades de líquidos que contienen los reactivos necesarios para escribir y leer el ADN. Éste funciona como un cabezal especializado, similar al de un reproductor de casetes antiguo y se encarga de estos procesos en la cinta de ADN.

El dispositivo incorpora componentes clave como un microordenador para controlar las operaciones, cámaras de micro-reacción donde ocurren las interacciones químicas, un lector de código de barras para identificar las cintas y sensores fotoeléctricos para monitorizar los procesos.

También cuenta con cámaras de suministro de líquidos y de recolección, que gestionan los reactivos y los productos residuales de las reacciones de escritura y lectura. Todo el proceso está automatizado, lo que reduce la necesidad de intervención humana y minimiza el riesgo de errores.

Pruebas de laboratorio

Las conclusiones del estudio son muy significativas, ya que demuestran la viabilidad de este enfoque. Los investigadores lograron almacenar y recuperar datos con alta precisión, incluso después de ciclos repetidos de escritura y lectura.

Esto es crucial, ya que un sistema de almacenamiento práctico debe ser fiable y permitir el acceso a los datos en múltiples ocasiones sin pérdidas. La capacidad de reescribir la cinta, aunque limitada, también se demostró, lo que implica un paso hacia la versatilidad de este medio.

Uno de los logros más importantes es la miniaturización del sistema. Al condensar todas las funciones en un dispositivo del tamaño de una caja de zapatos, los investigadores han dado un salto cualitativo desde los grandes y caros equipos de laboratorio a un formato potencialmente comercializable.

Esta miniaturización también contribuye a una significativa reducción de costes en comparación con las tecnologías de almacenamiento de ADN previas. Al simplificar la interfaz y el uso, abren la puerta a que este tipo de sistemas sean accesible no solo para científicos, sino también para empresas y organizaciones con grandes necesidades de archivo de datos.

En cuanto a la capacidad de las cintas de ADN, el potencial es asombroso. Aunque el estudio no especifica la capacidad exacta que pueden tener estas cintas en un futuro, su naturaleza le permitirá almacenar terabytes e incluso petabytes de datos en un volumen minúsculo, superando con creces la capacidad de cualquier otro medio de almacenamiento físico.

Las posibles aplicaciones de este sistema son múltiples y con un enorme potencial. Por ejemplo, para guardar los datos de organizaciones como agencias gubernamentales, bibliotecas nacionales, archivos científicos o grandes corporaciones. Todos ellos generan y necesitan conservar ingentes cantidades de datos a los que rara vez acceden, pero deben estar disponibles para el futuro.

El almacenamiento en ADN ofrece una solución muy duradera, cifrada en miles de años, sin necesidad de mantenimiento activo o migraciones de formato constantes, a diferencia de los medios digitales actuales que requieren estas operaciones cada pocas décadas.

Más allá del archivo masivo, la preservación del patrimonio digital es otra aplicación crítica. Desde documentos históricos digitalizados hasta toda la música y el cine creados hasta la fecha, gran parte del patrimonio digital de la humanidad corre un grave riesgo de perderse debido a la obsolescencia tecnológica. El ADN es universal y atemporal, lo que lo convierte en un medio ideal para emular a la antigua Biblioteca de Alejandría y preservar toda esa información para futuras generaciones.