A Nature criou uma solução incrível em termos de densidade de armazenamento de dados – o DNA. Todas as informações da Internet, incluindo fotos infinitas de gatos, podem ser registradas no DNA no volume de uma caixa para um gato de tamanho médio. Os cientistas há muito tentam repetir esse truque e até têm sucesso.
Fonte da imagem: Pixabay
Usando apenas quatro bases nitrogenadas naturais para codificar dados no DNA, 215 PB de dados podem ser registrados no volume de uma caixa de sapatos. Mas se sintetizarmos bases nitrogenadas artificiais e as elevarmos a 11 códigos básicos, então a quantidade de dados armazenados na “caixa” pode ser dobrada! Com a abordagem correta, essas informações podem ser armazenadas por milhões de anos, ao contrário dos dados em discos rígidos e SSDs. Um dia isso vai acontecer, mas por enquanto os pesquisadores estão resolvendo uma série de problemas associados à escrita no DNA, em particular, esse é o problema da destruição de dados quando acessados repetidamente e, como resultado, um aumento de erros e perda de dados .
Em um novo artigo na revista Nature, um grupo de pesquisadores propôs uma técnica interessante para proteger e rotular o portador de DNA informativo, que protege o portador da destruição durante a leitura e também facilita a classificação de arquivos de DNA e leva à criação de robôs bibliotecas.
Hoje, no processo básico de trabalhar com as informações gravadas no DNA, tudo acontece da seguinte forma: um “primer” é alimentado na “sopa” de carreadores de DNA, que inicia a reação de PCR (reação em cadeia da polimerase) com a replicação do desejado “arquivo”. Cada “arquivo” é uma fita de DNA escrita, marcada de uma certa maneira, e o primer se apega a ela e inicia o processo de replicação. As ferramentas modernas de decifração de DNA precisam de milhões de sequências idênticas para decifrar de forma confiável um único “arquivo”. Cada uma dessas “leituras” introduz erros e, em última análise, destrói as informações. Finalmente, torna-se difícil trabalhar com vários “arquivos” ao mesmo tempo.
Para evitar tudo isso, os cientistas tiveram a ideia de colocar o arquivo de DNA em uma cápsula de polímero, mas não apenas assim, mas apenas quando aquecido a uma temperatura acima de 50 ° C. O processo de PCR começa em uma temperatura mais baixa, então, quando aquecido, o “arquivo” original é escondido em uma cápsula, e então tudo continua sem ele. Isso permite proteger os dados originais durante a leitura (replicação) e também permite atribuir um rótulo a cada “arquivo” – neste caso, é a fluorescência de diferentes tonalidades.
O Glow permite robotizar a catalogação e posterior seleção de arquivos – esta é a forma de criar bibliotecas. Para ler o DNA replicado, basta resfriar o sistema e isolar dele tudo o que foi reproduzido durante o processo de PCR. Nesse caso, o DNA portador original permanece inalterado pelo processo de PCR e não introduz erros em sua estrutura, permanecendo com ele a marca colorida pela qual pode ser classificado.
Microcápsulas com DNA marcadas com marcadores fluorescentes sob um microscópio. Fonte da imagem: Tom de Greef
Segundo os pesquisadores, a técnica proposta permite ler até 25 arquivos ao mesmo tempo, e perde apenas 0,3% do arquivo após três leituras, e não 35%, como nos métodos existentes.
«Agora só temos que esperar que o custo da síntese de DNA caia ainda mais”, disse Tom de Greef, principal autor do estudo. “Assim, o equipamento estará pronto para uso.”