Utilizzare la molecola del DNA come supporto di memorizzazione dati
Il problema sempre più impellente e di difficile soluzione con le attuali tassonomie usate nella memorizzazione dei dati (e.g hard disk con dischi in rotazione dalla capacità ormai di decine di TB ovvero TeraBytes ovvero 10^12 Bytes) è dovuto alla enorme produzione di dati.
Dati prodotti in sempre più maggiore entità a livello di utenti consumer con fotografie, file multimediali, filmati, video ecc. ecc.
Salvare informazioni digitali nel DNA è qualcosa di cui si parla da alcuni anni e tra le società che più si sono spese in questo filone di ricerca troviamo Microsoft. La casa di Redmond sa bene che oggi, e ancora di più in futuro, la produzione di dati aumenterà a dismisura dando vita a un problema: come stoccare le informazioni a lungo e a basso costo.
Il DNA rappresenta una soluzione ottimale, capace di conservare dati intatti per millenni e di contenere quantità vastissime, dai petabyte ai zettabyte, in pochi grammi.
A livello globale, numerosi ricercatori stanno esplorando le potenzialità della molecola della vita come supporto di archiviazione. Recentemente, un significativo progresso è stato fatto in Lituania. L’azienda Genomika, in collaborazione con la Kaunas University of Technology e altri partner, ha annunciato l’intenzione di sviluppare una soluzione autonoma per l’archiviazione dei dati nelle strutture del DNA. Il valore complessivo del progetto supera i 5 milioni di Euro.
DNA come molecola informazionale
Le molecole informazionali sono macromolecole presenti nelle strutture biologiche, ricche di informazioni chimiche, complessità polimerica strutturale e flessibilità funzionale. Tra queste si annoverano proteine, alcuni polisaccaridi e gli acidi nucleici DNA e RNA. Solo questi ultimi possiedono la capacità di autoduplicarsi, replicando e trascrivendo l’informazione chimica in essi contenuta. Questa straordinaria proprietà deriva dalle specifiche caratteristiche chimiche, fisiche e topologiche dei loro componenti e delle macromolecole nel loro complesso.
L’umanità si stima genererà circa 33 ZettaBytes di dati nel 2025 prossimo, venturo. La molecola di acido desossiribonucleico può memorizzare tutte queste informazioni in un volume paragonabile a quello di una pallina di ping-pong.
Alta stabilità nella memorizzazione dei dati nella molecola del DNA
Genomika, KTU (Kaunas University of Technology) e ricercatori di altri quattro paesi stanno lavorando insieme per sviluppare la prima unità modulare che consentirà a un utente senza una conoscenza specifica delle tecnologie genetiche di registrare e leggere informazioni digitali utilizzando il DNA.
La memorizzazione delle informazioni nelle strutture sintetiche del DNA consente un uso più efficiente dello spazio, un ingombro ridotto e la capacità di memorizzare informazioni per migliaia di anni con un consumo energetico molto basso, afferma il prof. Raišutis della KTU.
“Una caratteristica interessante delle cache del DNA è la loro capacità di immagazzinare grandi quantità di informazioni in uno spazio molto piccolo. È significativamente più compatto dei tradizionali media digitali. Il DNA è estremamente stabile e affidabile per la conservazione delle informazioni a lungo termine”, sottolinea Raišutis.
Ritiene che la memorizzazione dei dati nelle cache del DNA sia particolarmente rilevante nel settore sanitario, poiché i dati digitalizzati dei pazienti vengono archiviati per tutta la loro vita. L’archiviazione e l’elaborazione delle informazioni digitalizzate sono cruciali anche per lo sviluppo di nuove diagnosi e terapie.
Il professore della KTU sottolinea che questo progetto è di grande importanza per il futuro della biotecnologia non solo in Lituania ma anche in tutto il mondo. Secondo lui, lavorando insieme, la scienza e l’impresa possono creare innovazioni su scala globale.
“Si tratta di un progetto eccezionale coordinato in Lituania, che contribuisce a risolvere un problema globale. Non è solo rilevante dal punto di vista tecnologico ma anche scientifico, poiché un nuovo campo della scienza – l’archiviazione dei dati del DNA – sta iniziando a svilupparsi in Lituania”, afferma Žemaitis, cofondatore di Genomika.
