Un libro, immagini ed un programma codificato in una sequenza di DNA

Gli scienziati George Church e Sriram Kosuri del Wyss Institute for Biologically Inspired Engineering di Harvard sono stati capaci di stoccare quasi 700 kilobyte (più correttamente 5,27 megabit) di informazione in una sequenza di DNA raggiungendo una densità di informazione pari a 1 milione di gigabit per millimetro cubo. Si tratta del risultato di una ricerca pubblicata sulla rivista Science, che infrange inoltre il precedente record di stoccaggio di informazioni su DNA di oltre 1000 volte.

Da lungo tempo il DNA viene studiato come supporto per la conservazione di informazioni (del resto è la sua funzione biologica primaria) dal momento che le sue caratteristiche lo rendono piuttosto adatto per applicazioni di stoccaggio dati. In questo progetto di ricerca gli scenziati hanno codificato un libro dello stesso Church di oltre 53 mila parole, 11 immagine JPG e un programma JavaScript in sequenze di DNA. Le informazioni sono state dapprima convertite in comune linguaggio HTML ed in seguito "tradotte" in 5,27 milioni di bit.

Il DNA è costituito da monomeri organici chiamati nucleotidi che a loro volta si differenziano tra di loro a seconda delle basi azotate che li compongono. Le basi azotate presenti nel DNA sono chiamate adenina, guanina, citosina e timina. I 5,27 megabit di informazione sono stati quindi codificati impiegando un nucleotide per ciascun bit, laddove le basi adenina e timina rappresentano lo 0, mentre le basi guanina e citosina rappresentano l'1, e sequenziati in sezioni di 96 bit.

Ciascun blocco contiene inoltre un indirizzo a 19 bit per codificare il posizionamento del blocco nella sequenza complessiva. I ricercatori hanno sintetizzato molteplici copie di ciascun blocco allo scopo di migliorare la correzione d'errore. Una volta che tutte le informazioni sono state codificate nel DNA, questo è stato vincolato ad un chip mantenuto per tre mesi alla temperatura di 4°C e quindi dissolto e sequenziato. Ciascuna copia di ciascun blocco di nucleotidi è stata sequenziata 3000 volte in maniera da ottenere una corretta corrispondenza. In questo modo sull'ammontare di 5,27 megabit di informazione gli errori sono stati circoscritti ad appena 10 bit.

La procedura utilizzata dai ricercatori non può però essere utilizzata per operazioni di riscrittura, ma può essere impiegata solamente per applicazioni di stoccaggio dati a lungo termine. Oltre all'evidente vantaggio di una maggior densità di informazione, un altro punto a favore del DNA è rappresentato dal fatto che essendo una molecola biologica esso può essere sempre letto nel corso del tempo con le comuni tecniche e tecnologie della bioingegneria genetica.

Il rovescio della medaglia è però rappresentanto dal fatto che attualmente le tecnologie impiegate per sintetizzare e sequenziare il DNA sono piuttosto costose allontanando così la possibilità di utilizzarlo come sistema di stoccaggio di uso quotidiano.