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L’esperimento della Washington University e Microsoft per salvare dati digitali sul DNA

Un gruppo di scienziati della Washington University e Microsoft sono riusciti a salvare un video degli OK Go, della dimensione di 200 MB, sui filamenti di DNA

In principio erano i floppy disk, la cui immagine è diventata presto l’icona scelta da Office per indicare la funzione “Salva documento”; i piccoli dischetti quadrati sono stati successivamente sostituiti dai cd-rom e quindi dai DVD, che superavano i predecessori principalmente in capacità e quindi in versatilità; e così via con le chiavette USB fino ad arrivare ad oggi, momento in cui il collegamento fisico scompare e il trasferimento e il salvataggio di una quantità di documenti avviene tramite Cloud.

In questi giorni, però, è accaduta una cosa davvero fuori dal comune: alcuni ricercatori hanno appena scoperto come imprimere e salvare 200 MB di dati su alcuni filamenti di DNA.

I filamenti di DNA sono esattamente la materia di cui siamo fatti anche noi, e sono la traccia di ogni nostra caratteristica fisica relativa a caratteri genetici. Altezza, colore dei capelli e della pelle, etc, sono informazioni scritte nel nostro DNA dal momento in cui prende forma il feto, e conservano e dirigono la produzione di cellule grazie alle “direttive” scritte proprio su quei filamenti.

Quale archivio migliore, dunque, per salvare un video del 2010 degli OK Go, della dimensione di 200 MB?

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L’esperimento: Salvare dati digitali sul DNA

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TARA BROWN / UNIVERSITY OF WASHINGTON

Nello specifico si tratta di un esperimento dell’Università di Washington e di Microsoft, il cui progetto di salvare un video ad alta definizione del gruppo OK Go è andato a buon fine.

La memorizzazione dei dati sul DNA sintetico non è propriamente una novità, ma gli ultimi passi in questa direzione avevano portato a risultati molto più bassi: 200 MB è un risultato dieci volte superiore a quanto si era riusciti a ottenere in precedenza, ed è tutto avvenuto su una porzione di DNA grande quanto la punta di una matita.

Ha detto Luis Ceze, professore associato di informatica e ingegneria presso l’Università di Washington:

un migliaio di volte più grande di quanto avevamo fatto l’anno scorso. Proprio a dimostrazione che siamo in grado di scalare i nostri metodi … è stato davvero importante.

I ricercatori coinvolti nello studio ritengono che la natura incredibilmente compatta e la capacità di conservare dati per lunghi periodi (il DNA può contenere informazioni per migliaia di anni) potrebbe risolvere molti dei problemi relativi all’archiviazione di dati in tutto il mondo.

Queste invece le parole di Karin Strauss, ricercatore con Microsoft Research:

Un miliardo di gigabyte possono essere trasferiti in circa 3 centimetri cubi.

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Magia? No, Scienza

TARA BROWN / UNIVERSITY OF WASHINGTON

Per capire come gli scienziati siano riusciti a fondere dati digitali con materiale biologico, teniamo presente che il DNA è acido desossiribonucleico: ogni filamento di DNA è costituito da un modello di ripetizione di quattro basi chimiche: adenina (A), citosina (C), guanina (G) e timina (T).

Per rendere i dati compatibili con il DNA, i ricercatori hanno dovuto convertire i tradizionali “1” e “0” del codice binario che compone i dati digitali, nelle lettere “A-C-G-T”. Successivamente, quasi fosse fantascienza, grazie all’intervento della società Twist Bioscience, sono stati convertiti i dati appena tradotti nel DNA sintetico.

Ceze concorda sul fatto che sembra fantascienza, ma in realtà è piuttosto semplice: 

Il DNA è già una informazione di memorizzazione del modulo. La natura usa per memorizzare le informazioni sui geni di un sistema vivente. Stiamo solo la mappatura di un diverso tipo di informazioni nel DNA.

A questo punto, per rendere i dati leggibili, i ricercatori hanno iniziato con una tecnica di manipolazione del DNA nota come reazione a catena della polimerasi, che amplifica filamenti di DNA: questo ha permesso agli studiosi di prendere un campione, amplificarlo e risequenziare il DNA, quindi riconvertirlo in bit e leggerlo nella RAM appositamente codificati. Praticamente, il procedimento a ritroso.

Senza dubbio si tratta di un processo abbastanza complicato, ma Strauss e Ceze sono convinti che salvare dati digitali sul DNA sarà sempre più comune nel prossimo futuro.
La fisica non ha limiti “, ha detto Strauss, mentre Cece ha aggiunto: “In qualità di ricercatore universitario, guardando le tendenze e le potenzialità del mercato, credo che questo tipo di attività entrerà a pieno nella vita delle persone nel giro di dieci anni“. Salvare dati digitali sul DNA quindi potrebbe essere il futuro dell’archiviazione.

Bye Bye Cloud!