La collaborazione scientifico-tecnologica tra Microsoft e la University of Washington ha dato i suoi frutti. I ricercatori sono riusciti a produrre un sistema completamente automatizzato per mantenere e recuperare dati all’interno di una stringa di DNA.
Un nuovo modo per conservare i dati
Con un progetto pilota la squadra di ricercatori ha codificato la parola hello in frammenti di DNA fabbricato. Poi, con un sistema end-to-end, lo hanno riportato alla forma originaria di dato digitale. Ma perché è stata svolta questa ricerca?
Microsoft sta esplorando nuovi metodi per preservare tutti i dati che noi produciamo quotidianamente, in quantità esponenzialmente sempre più grandi. Il DNA sintetico, in queste ricerche, è emerso come il principale candidato a coprire questo ruolo di “guardiano dei dati”, grazie alla sua potenziale capacità maggiore.
Certo, anche con l’aiuto di sintesi automatizzate, dispositivi d’ultima generazione e tecnici esperti, il lavoro è – per ora – da svolgere con molta cautela. Ma finora gli esperimenti hanno dato risultati positivi, riuscendo a confermare la possibilità di aumentare la capacità del DNA sintetico da centinaia di kilobytes a centinaia di megabytes, fino a 1 Gb.
Gli studi hanno poi mostrato come, nelle giuste condizioni, il DNA può durare molto di più delle attuale tecnologie di storage. Per questo, secondo Microsoft, il DNA sintetico è il futuro su cui scommettere oggi.
Il traguardo da raggiungere
“Il nostro obiettivo finale è quello di creare un sistema in grado di lavorare, agli occhi dell’utente medio, come un normale cloud. I bits vengono inviati a un datacenter e memorizzati lì. Solo che si tratta di DNA. Per giungere a questo traguardo, però, abbiamo dovuto mostrare come sia fattibile anche in modo automatico.”
Queste le parole della ricercatrice Microsoft Karin Strauss. Il lavoro, come detto precedentemente, richiede ancora alcuni interventi manuali. Immaginatevi dei ricercatori che corrono nel laboratorio con pipette. Una situazione che, in futuro, presenterebbe troppi rischi e costi. Per questo, secondo il ricercatore della University of Washington Chris Takahashi, è necessaria ancora tantissima ricerca.
Come funziona e quali sono i benefici effettivi?
Il sistema automatizzato di storage nel DNA sviluppato da Microsoft converte gli 1 e gli 0 dei dati digitali in Adenina, Timina, Citosina e Guanina, ossia le purine e pirimidine che compongono la base azotata del DNA, una delle cinque basi che compongono i nucleotidi dell’acido desossiribonucleico.
Successivamente, esso usa semplici e poco costosi strumenti da laboratorio per trasferire tutte le componenti necessarie per produrre DNA sintetico in un DNA-synthesizer. Quando il sistema deve aggiungere informazioni, ricomincia questo ciclo. Quando invece deve recuperare informazioni, aggiunge altri componenti chimici che vanno a sostituire le sequenze d’interesse, le quali vanno in un’altra parte del sistema per essere riconvertite in informazioni utili, pronte per essere lette da PC.
Un beneficio immediato di questo sistema automatizzato è la possibilità di avere soltanto un team estremamente ristretto di ricercatori pronti a occuparsi di eventuali problemi, e non un team completo di ricercatori-lavoratori addetti a tutti i passaggi manuali. Si evita del lavoro ripetitivo e ci si occupa maggiormente di studiare i possibili miglioramenti al sistema stesso.
Per non parlare dei costi molto ridotti e della velocità di codificazione dei dati. Un’altra squadra del Molecular Information Systems Lab ha dimostrato che è possibile trasferire grandi opere letterarie e immagini di gatti nel DNA, senza avere problemi nella fase di recupero integrale. Attualmente, il record di storage del DNA è di 1 Gb.
Il futuro di questa tecnologia
“Siamo profondamente convinti che in futuro vedremo un nuovo tipo di computer dove sarà usato un mix di molecole ed elettronica. Rispettivamente, per contenere i dati e per far funzionare il dispositivo. Combinarli potrebbe essere interessante, una svolta importante per il futuro.”
Il parere del professore alla University of Washington Luis Ceze non si ferma qui. Secondo lui, la combinazione fluidi-computer nasconde molti rischi, in realtà ovvi, oltre che tante potenzialità. Per questo si è già mosso, assieme a Microsoft, per sviluppare un sistema programmabile in grado di combinare le proprietà di acqua ed elettricità. Ossia, ha contribuito alla nascita di Puddle e PurpleDrop.
Rendere sicuro il sistema di DNA storage è il prossimo passo, da fare in contemporanea alle ricerche sul sistema stesso. Così da renderlo un insieme flessibile, pronto a veloci modifiche, utile a tutti in un futuro ormai non troppo distante.
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