Computador de ADN Resolve Sudoku e Armazena Milhões de Gigabytes durante Milénios

Um computador de ADN totalmente funcional está agora mais próximo da realidade, graças a uma nova tecnologia capaz de armazenar petabytes de dados no ADN durante milhares ou milhões de anos. Este sistema também pode processar informação, como demonstra a sua capacidade de resolver puzzles de sudoku.

O seu dedo mindinho tem mais capacidade de armazenamento de dados do que o mais avançado disco rígido eletrónico – e isto não é um exagero.

Cada célula do seu corpo pode armazenar cerca de 800 MB de dados e, uma vez que é composto por triliões de células, cada ser humano é essencialmente um centro de dados altamente denso. Dada essa impressionante capacidade natural de armazenamento, não é de se admirar que os cientistas estejam ansiosos para aproveitá-la.

Superando os desafios do armazenamento de dados em DNA

No entanto, o uso do DNA para armazenamento de dados tem seus desafios. O ADN é frágil, o que torna difícil escrever, ler, mover e processar informação de forma fiável. O novo estudo, no entanto, apresenta um sistema concebido para ultrapassar estes problemas.

A solução reside num material de polímero macio que actua como um suporte para o ADN. Este material pode ser desidratado para armazenamento a longo prazo e reidratado quando for necessário recuperar os dados.

“Criámos especificamente estruturas poliméricas conhecidas como dendricolóides”, explicou Orlin Velev, coautor correspondente do estudo. “Estas estruturas começam à microescala e ramificam-se hierarquicamente para formar uma rede de fibras à nanoescala. Este design resulta numa área de superfície elevada, permitindo-nos depositar ADN entre as nanofibrilas sem reduzir a densidade dos dados, o que é uma vantagem fundamental do ADN para o armazenamento de dados.”

Armazenamento de dados a alta densidade

Este método permite armazenar dados a uma densidade incrivelmente elevada – 10 petabytes por centímetro cúbico, o equivalente a 10 milhões de gigabytes num espaço do tamanho de um cubo de açúcar. A estrutura dendricolóide mantém os ficheiros de forma mais segura do que o ADN simples e pode suportar mais de 170 ciclos de desidratação/reidratação, em comparação com 60 ciclos para o ADN simples.

Tal como outros métodos de armazenamento de dados baseados no ADN, esta abordagem é ideal para o armazenamento em arquivo a longo prazo. Os investigadores estimam que o ADN armazenado nas suas nanofibrilas de polímero teria uma meia-vida de cerca de 6000 anos à temperatura do frigorífico (4 °C ou 39 °F) e uns espantosos 2 milhões de anos se fosse congelado a -18 °C (0,4 °F).

Armazenamento e recuperação eficientes de dados no ADN

Para armazenar dados no ADN, os algoritmos começam por traduzi-los em sequências de ácidos nucleicos – as conhecidas letras ACGT do código do ADN. Os dados específicos podem ser recuperados utilizando moléculas de ARN que copiam a informação do ADN, seguindo-se a sequenciação do ARN. Este processo permite que os dados sejam lidos sem destruir o ADN, ao contrário de algumas técnicas actuais de armazenamento de dados de ADN.

O novo sistema também permite que os cálculos sejam efectuados diretamente no ADN utilizando enzimas. Esta capacidade foi demonstrada através da resolução de problemas simplificados de xadrez 3 x 3 e de sudoku no interior do ADN.

“A capacidade de separar a informação do ADN das nanofibras onde está armazenada permite-nos realizar muitas das mesmas funções que os dispositivos electrónicos”, explicou Kevin Lin, o primeiro autor do estudo.

“Podemos copiar dados de ADN diretamente da superfície do material sem o danificar. Além disso, podemos apagar sequências específicas de ADN e reescrever novos dados na mesma superfície, à semelhança da eliminação e reescrita de informação num disco rígido. Isto permite-nos levar a cabo uma gama completa de tarefas de armazenamento de dados de ADN e de computação”.

Leia o Artigo Original: New Atlas

Leia mais: Deficiência Comum de Nutrientes Associada a Danos no ADN Causadores de Doenças