Un libro escrito en la mol¨¦cula de ADN

La proeza de escribir el Quijote en la cabeza de una cerilla ha quedado superada. Los genetistas George Church y Sriram Kosuri, de la Universidad de Harvard en Boston, acaban de escribir un libro en una mol¨¦cula de ADN, el mism¨ªsimo material gen¨¦tico que los seres vivos usamos como base de datos desde hace 3.000 millones de a?os. El ADN se revela as¨ª como el soporte m¨¢s compacto, con una densidad de informaci¨®n muy superior a la de los chips de silicio. Tendr¨ªa su gracia que el futuro de la nanotecnolog¨ªa acabara estando en la biolog¨ªa.

El sistema ideado por los cient¨ªficos de Harvard ¡ªcuyo departamento lleva el significativo nombre de Instituto Wyss de Ingenier¨ªa Inspirada en la Biolog¨ªa¡ª es demasiado caro para resultar viable comercialmente por el momento. Requiere sintetizar mol¨¦culas de ADN con la secuencia requerida (atccagtt...) y despu¨¦s leerlas (secuenciarlas, en la jerga), ambas cosas con muy alta precisi¨®n. Sin embargo, los costes de sintetizar y secuenciar ADN est¨¢n cayendo en picado desde hace a?os, y de forma acelerada, por lo que el archivo de datos en ADN puede alcanzar la viabilidad econ¨®mica en unos a?os m¨¢s. La investigaci¨®n se publica en Science.

Y todo lo dem¨¢s son ventajas. El ADN permite empaquetar la informaci¨®n con una densidad ¡ªcantidad de bits empaquetados por unidad de espacio¡ª que no tiene competidor conocido en la computaci¨®n convencional ni en la cu¨¢ntica. No se mide en megas (megabytes, o millones de bytes) ni en gigas (miles de millones de bytes); ni siquiera en teras (billones de bytes) ni en petas (miles de billones de bytes). Hay que medirla en exas (exabytes, o trillones de bytes). En concreto, un gramo de ADN puede empaquetar 455 exabytes, superando a los discos duros actuales en un mill¨®n de veces.

Otra ventaja del ADN es su estabilidad. No tanto en los sistemas vivos, como las bacterias o las c¨¦lulas humanas, en los que va acumulando mutaciones (cambios de letra) cada vez que se replica. Pero los cient¨ªficos de Boston no utilizan c¨¦lulas vivas en su sistema: sintetizan, manejan y archivan las mol¨¦culas de ADN en el tubo de ensayo. La reciente lectura de los genomas del mamut y del hombre de neandertal demuestra que el ADN aguanta en un estado legible al menos 40.000 a?os. Quiz¨¢ los chips duren m¨¢s, pero llevar¨¢ tiempo demostrarlo.

Church se?ala a¨²n otra ventaja m¨¢s: ¡°El papel biol¨®gico esencial del ADN provee acceso a las enzimas naturales que sirven para escribirlo y leerlo, y garantiza que el ADN se mantendr¨¢ como un est¨¢ndar de lectura de datos en cualquier futuro previsible¡±. Hay futuros previsibles en los que no existir¨¢ Intel ni Windows, ni siquiera Silicon Valley, pero no hay ninguno en que no existan los sistemas de codificaci¨®n y lectura de ADN. Ninguno, esto es, salvo la extinci¨®n masiva de la vida en la Tierra.

El libro que Church ha elegido para inmortalizarlo en su cabeza de cerilla gen¨¦tica merece menci¨®n aparte. ¡°Consideramos varios posibles textos digitales¡±, explican los genetistas, ¡°incluyendo algunos cl¨¢sicos que ya se utilizaron para otros avances del almacenamiento de datos, como la Historia de dos ciudades, de Dickens¡±.

Pero al final Church se decidi¨® por el borrador del libro que ¨¦l mismo publicar¨¢ en octubre, Reg¨¦nesis, que lleva uno de esos subt¨ªtulos que nadie podr¨¢ rechazar: ¡°C¨®mo la bilog¨ªa sint¨¦tica va a reinventar la naturaleza y a nosotros mismos¡±. Church ha inventado de esta forma el marketing gen¨¦tico, o utilizaci¨®n del ADN como campa?a de lanzamiento editorial. En octubre sabremos si funciona.

Las t¨¦cnicas de s¨ªntesis y secuenciaci¨®n de ADN han experimentado avances espectaculares en la ¨²ltima d¨¦cada, y entre los m¨¢s importantes est¨¢ su exponencial abaratamiento. El coste de sintetizar ADN ¡ªo escribir la informaci¨®n que se quiere almacenar¡ª est¨¢ cayendo a un ritmo de cinco veces al a?o, y el de secuenciar, o leer la informaci¨®n, se divide cada a?o por 12. El coste de los soportes electr¨®nicos solo se divide por 1,6 cada a?o.

Las t¨¦cnicas que han puesto a punto los investigadores de Harvard, que representan el estado del arte, o al menos del arte comercialmente disponible, tienen incluso ahora un coste 100.000 veces menor que las primeras que se utilizaron para estos prop¨®sitos, hace 15 a?os. A este ritmo, es cuesti¨®n de unos pocos a?os que el archivo de informaci¨®n en mol¨¦culas de ADN empiece a ser rentable, al menos para almacenamiento de muy larga duraci¨®n.

Church parti¨®, como queda dicho, del borrador de su propio libro Reg¨¦nesis, que tiene 53.426 palabras, en versi¨®n html, el lenguaje est¨¢ndar de Internet. Su punto de partida, por tanto, es una ristra de unos y ceros, el c¨®digo binario que, en ¨²ltimo t¨¦rmino, manejan las tripas de todos los ordenadores.

El paso siguiente es convertir esa ristra de unos y ceros en una mol¨¦cula de ADN del mundo real, que es como convertir una informaci¨®n abstracta en un objeto f¨ªsico. Este sistema, como otros anteriores, aprovecha que el ADN es, literalmente, un texto: una ristra de letras (bases, en la jerga) cuyo significado depende del orden exacto que ocupan en la ristra, como el significado de una novela depende del orden exacto de las letras en el texto.

El ADN consiste en largas ristras de cuatro tipos de bases (a, g, c y t, por las iniciales de sus nombres qu¨ªmicos). Usando palabras de dos bases, solo salen 16 (4 elevado a 2) palabras distintas. Con palabras de tres bases, salen 64 (4 elevado a 3) palabras distintas, y esta es justo la estructura del c¨®digo gen¨¦tico real, donde cada palabra de tres bases significa un amino¨¢cido (los bloques con que se construyen las prote¨ªnas).

El sistema de los cient¨ªficos de Boston se desentiende de esas sutilezas biol¨®gicas y se limita a traducir cada cero de la informaci¨®n binaria por las bases ¡®a¡¯ o ¡®c¡¯; y cada uno de la ristra binaria por las bases ¡®g¡¯ o ¡®t¡¯. El resultado no tiene ning¨²n significado biol¨®gico. Solo significa un libro.