DNA, utile per conservare l'informazione per l'eternità

Da qualche anno il mondo della ricerca sta lavorando alla possibilità di sfruttare il DNA per codificare e conservare informazioni in forma digitale. Il DNA, del resto, già svolge la funzione di codificare informazioni a livello genetico e può prestarsi straordinariamente bene a questo compito grazie alla sua capacità di conservare l'informazione in forma estremamente compatta.

Qualche anno fa un progetto di ricerca ha permesso di dimostrare la possibilità di salvare e leggere informazione sotto forma di DNA. In quel frangente, però, il periodo trascorso tra la scrittura dell'informazione e la sua lettura è stato piuttosto breve e nonostante questo sono fin da subito apparsi problemi nella fedeltà di recupero dell'informazione.

Il problema va ovviamente ad amplificarsi sul lungo termine, dato che il DNA può significativamente mutare in seguito ad eventuali interazioni chimiche con l'ambiente circostante, fattore che rappresenta un ingombrante ostacolo alla possibilità di sfruttare il DNA come mezzo per la conservazione delle informazioni a lungo termine. Il materiale genetico che viene recuperato però nei reperti fossili la cui origine risale a centinaia di migliaia di anni addietro può però essere analizzato poiché in essi resta protetto e isolato.

E' proprio traendo ispirazione da ciò che un gruppo di ricercatori dell'ETH Zurich ha ideato uno stratagemma per proteggere il DNA dagli agenti del tempo e gettare le basi per un suo possibile impiego nello stoccaggio di informazioni a lungo termine.

Robert Grass, docente del dipartimento di Chimica e Bioscienze dell'ateneo svizzero e coordinatore del progetto di ricerca, ha commentato: "In modo simile a quello che accade con le ossa e i fossili, vogliamo cercare di proteggere l'informazione codificata nel DNA con un guscio "fossile" sintetico". I ricercatori hanno quindi elaborato un metodo per incapsulare il materiale genetico modificato per codificare informazione arbitraria all'interno di sfere di vetro di silice del diametro di 150 nanometri.

Per provare la robustezza di questa soluzione i ricercatori hanno quindi conservato le sfere per un mese a temperature comprese tra i 60°C e i 70°C, simulando in poche settimane il degrado che si verificherebbe nel corso di centinaia di anni a condizioni di temperatura ambiente. I ricercatori hanno quindi riscontrato una robustezza significativamente maggiore rispetto a quella che è stata possibile ottenere con altri metodi comunemente utilizzati che prevedono, tra l'altro, carta da filtro impregnata e un biopolimero. Impiegando una soluzione a base di fluoro è possibile separare con facilità il DNA dalla sfera in silice e quindi leggere l'informazione in esso codificata.

I ricercatori hanno quindi cercato di affrontare il problema della fedeltà dell'informazione, caratteristica che non necessariamente si accompagna alla robustezza del metodo di conservazione. Per superare questo problema i ricercatori hanno adottato un approccio che si basa su quello impiegato nelle trasmissioni e memorizzazioni digitali e prevede l'uso del codice di correzione d'errore Reed-Solomon (usato, tra l'altro, per la correzione d'errori di decodifica a difetti di memorizzazione di CD, DVD e Blu-Ray). In parole semplici l'informazione da conservare viene opportunamente elaborata con alcuni elementi aggiuntivi così che sia possibile ricostruirla anche in presenza di errori.

Reinhard Heckel dell'ETH Zurich Communcation Technology Laboratory, esemplifica ancor meglio il concetto: "Se dobbiamo definire una parabola su un piano, bastano tre punti. Noi ne aggiungiamo qualcun altro nel caso qualcuno vada perso o venga spostato".