O futuro chegando

Imagens e vídeo são gravados em DNA - e lidos sem erros

Redação do Site Inovação Tecnológica -  12/04/2016

 Três imagens usadas no experimento foram gravadas em moléculas de DNA (dentro do frasco, embaixo à esquerda) e lidas sem erros. [Imagem: James Bornholt et al. (2016)]

Leitura sem erros

Pesquisadores da Universidade de Washington e da Microsoft desenvolveram um dos primeiros sistemas completos para armazenar dados digitais em DNA.

Além de gravar os dados nas moléculas de DNA, eles conseguiram ler de volta, sem qualquer erro, as imagens e vídeos usados no experimento. Ou seja, depois que se demonstrou uma gravação em moléculas de DNA de forma 100% confiável, agora também conseguiu-se eliminar os erros na leitura.

O objetivo é que, no futuro, empresas consigam armazenar seus dados de forma permanente, segura e muito compacta - a equipe estima que as informações que hoje exigem uma central de dados do tamanho de um supermercado caberiam em um aglomerado de moléculas de DNA do tamanho de um cubo de açúcar.

Endereço dos dados

James Bornholt e seus colegas desenvolveram uma nova abordagem para converter as longas cadeias de zeros e uns dos dados digitais nos quatro blocos básicos das sequências de DNA - adenina, guanina, citosina e timina.

Essa abordagem foi crucial para que as informações pudessem ser lidas de volta sem erros - a leitura dos dados no DNA é essencialmente um processo de sequenciamento, o mesmo usado para decifrar o genoma humano e dos demais seres vivos.

Como as moléculas de DNA são guardadas em uma solução dentro de um frasco - elas também podem ser desidratadas para armazenamento de longo prazo -, o primeiro passo na leitura é saber a ordem em que colocar as seções de dados lidos de cada molécula.

Para isso, cada molécula sintética também recebe um código equivalente a um CEP (Código de Endereçamento Postal). Usando técnicas de Reação em Cadeia da Polimerase, ou PCR (Polymerase Chain Reaction), comumente utilizadas em biologia molecular, cada molécula é lida e depois os dados são reordenados com base nesse código.

Armazenamento em DNA

Apesar da demonstração de conceito bem-sucedida, há vários desafios a serem vencidos para que o armazenamento em DNA seja prático e viável. Além do custo e da eficiência com que o DNA pode ser sintetizado (gravação) e sequenciado (leitura), o processo de recuperação dos dados é muito lento.

Enquanto o tempo de acesso aos dados em um disco rígido é feito em cerca de 10 milissegundos, a leitura dos dados em uma molécula de DNA leva cerca de 10 horas. Em compensação, a vida útil de um HD é estimada em 10 anos, no máximo, enquanto o armazenamento em DNA pode persistir por séculos.

• DNA-RW: Dados binários são gravados em molécula de DNA

Bibliografia:

A DNA-Based Archival Storage System
James Bornholt, Randolph Lopez, Douglas M. Carmean, Luis Ceze, Georg Seelig, Karin Strauss
https://homes.cs.washington.edu/~luisceze/publications/dnastorage-asplos16.pdf