/ lunes 26 de abril de 2021

Almacenarán datos en moléculas de plástico

Investigadores esperan demostrar la viabilidad de esta nueva tecnología

Las palabras "si un esquema de felicidad falla, la naturaleza humana se vuelve hacia otro" se publicaron originalmente en 1814 en el Mansfield Park de Jane Austen. En ese momento, las palabras se imprimieron utilizando revolucionarias impresoras a vapor que podían enrollar más de mil hojas de papel por hora.

Desde principios de la década de 2000, es posible leer todas las obras de Jane Austen en línea, incluido Mansfield Park. Pero a partir de este año, la lista de lugares donde se publican sus palabras ha tenido una adición extraña.

En un nuevo estudio, un equipo de la Universidad de Texas en Austin ha codificado una cita de Mansfield Park en una pequeña molécula de plástico. Los investigadores esperan que el estudio ayude a demostrar la viabilidad de un nuevo tipo de tecnología para almacenar datos.

Archivar siempre ha sido un problema. Incluso las copias más cuidadosamente guardadas y protegidas de la tirada original de Mansfield Park muestran su edad, con la tinta descolorida y el papel arrugado.

Producimos más datos que nunca. Las estimaciones actuales lo sitúan en 1,145 billones de megabytes de datos al día; si alguien intentara descargarlo todo utilizando las velocidades actuales de Internet, llevaría casi dos mil millones de años.

Pero los vastos centros de datos que utilizamos actualmente para almacenar datos, en gran parte utilizando cinta magnética, no están a la altura. Aunque hay una evolución constante en el hardware y el software, los requisitos de potencias de procesamiento más rápidas y componentes más pequeños significan que la falta de almacenamiento efectivo está creando un cuello de botella y el sistema actual no puede satisfacer la demanda.

Se está buscando alternativas más pequeñas, estables y eficientes a los discos duros digitales. El interés de la investigación reciente ha recaído en el almacenamiento de datos de ADN: la idea de que podríamos usar los componentes básicos de la vida, el sistema que la naturaleza pasó millones de años evolucionando para codificar el modelo de nuestra especie, como un medio para almacenar y leer nuestra propia historia y conocimiento. Cuando falla un esquema de tecnología, la naturaleza humana cambia a otro.

Como molécula, el ADN dura mucho tiempo (500.000 años si se almacena correctamente) superando con creces la vida útil potencial del papel y la tinta en un orden de varias magnitudes. Pero debe mantenerse estéril y necesita un manejo cuidadoso. Esto puede hacer que el almacenamiento de información utilizando ADN sea caro.

Pero hay otra clase de materiales que se sabe que duran incluso más que el ADN. Estos productos sintéticos descubiertos hace un siglo tienen una estabilidad, facilidad de fabricación y un potencial de almacenamiento que supera con creces al ADN. Estos plásticos, o más específicamente, los polímeros, son moléculas de cadena larga que pueden describirse más fácilmente como que contienen múltiples unidades repetidas, cada una conocida como monómero.

La novela de Jane Austen que fue codificada en oligómeros / Foto: EFE

Los investigadores calculan que los cuatro pares de bases, pares de bloques de construcción de ADN, pueden almacenar 1.019 bits de información por metro cúbico. Pero cuando usamos polímeros, tenemos más de cuatro bloques de construcción para elegir. De hecho, hay tantas opciones de monómeros como se pueden localizar comercialmente, por lo que existe la posibilidad de aumentar exponencialmente la densidad de información.

Para sus monómeros, o bloques de construcción, el equipo de Texas utilizó dieciséis aminoalcoholes diferentes. Uniendo estos, crearon dieciocho moléculas más largas, llamadas oligómeros, cada una compuesta de monómeros individuales. Dentro de las moléculas más largas, las combinaciones de monómeros correspondían a letras específicas, y los monómeros más baratos correspondían a letras de uso más común.

Cuando se leen, las moléculas revelan la cita de Jane Austen de Mansfield Park.

si falla un esquema de felicidad, la naturaleza humana se vuelve hacia otro; si el primer cálculo es incorrecto, mejoramos el segundo: encontramos consuelo en alguna parte.

Los investigadores eligieron el pasaje porque lo encontraron “edificante en estos tiempos difíciles, y se entiende fácilmente sin el contexto del libro”.

El equipo ciertamente encontró que “si el primer cálculo es incorrecto, mejoramos el segundo”. Su primer experto independiente en validar su método solo pudo recuperar el 98,7% de los datos. Con algunas modificaciones en el proceso de lectura, pudieron devolver el descifrado completo de las 158 secuencias de monómeros sin errores.

Es posible que los plásticos no sean la opción más obvia para el almacenamiento de datos, pero en consideración, son un material extremadamente adecuado para usar.

Desde que comenzamos a fabricar plásticos en masa, tradicionalmente nos hemos limitado a emplear un solo tipo de monómero por producto o combinaciones simples de uno o dos monómeros. Estos han llegado a dominar nuestras formas de vida.

Los plásticos son estables en condiciones ambientales normales. Si bien en muchos casos esto es una desventaja, como cuando se abren camino hacia el medio ambiente, en algunos casos cumple funciones extremadamente útiles.

Durante los últimos 50 años, los investigadores han logrado avances notables en la reducción de la dispersión (la variación molecular, generalmente en masa o forma) de los polímeros sintéticos y han mejorado nuestra capacidad para controlar la distribución de la secuencia de los monómeros.

El nuevo estudio de Texas ha demostrado que al salir de los confines del ADN, puede codificar información más compleja en una longitud de cadena mucho más pequeña, debido a la mayor variedad de monómeros disponibles.

El uso futuro probablemente dependerá de la disponibilidad comercial de monómeros, como qué aminoalcoholes pueden ser fácilmente accesibles a partir de fuentes renovables. Pero el potencial es enorme. La codificación de polímeros de cadena corta no está muy lejos de codificar el ADN, y el proceso de lectura de las secuencias es similar en ambos.

El equipo en Texas planea investigar los cuellos de botella con respecto a la escalabilidad de este método, cuestionando la velocidad y la eficiencia de los procesos de escritura y lectura.

Aunque el texto original en papel de Mansfield Park inevitablemente se desvanecerá en los próximos siglos, un pequeño fragmento se ha conservado en un polímero durante quizás los siglos venideros, siempre que tengamos el equipo disponible para decodificarlo. Como declara el fragmento final de la cita, “encontramos consuelo en alguna parte”.



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Desde principios de la década de 2000, es posible leer todas las obras de Jane Austen en línea, incluido Mansfield Park. Pero a partir de este año, la lista de lugares donde se publican sus palabras ha tenido una adición extraña.

En un nuevo estudio, un equipo de la Universidad de Texas en Austin ha codificado una cita de Mansfield Park en una pequeña molécula de plástico. Los investigadores esperan que el estudio ayude a demostrar la viabilidad de un nuevo tipo de tecnología para almacenar datos.

Archivar siempre ha sido un problema. Incluso las copias más cuidadosamente guardadas y protegidas de la tirada original de Mansfield Park muestran su edad, con la tinta descolorida y el papel arrugado.

Producimos más datos que nunca. Las estimaciones actuales lo sitúan en 1,145 billones de megabytes de datos al día; si alguien intentara descargarlo todo utilizando las velocidades actuales de Internet, llevaría casi dos mil millones de años.

Pero los vastos centros de datos que utilizamos actualmente para almacenar datos, en gran parte utilizando cinta magnética, no están a la altura. Aunque hay una evolución constante en el hardware y el software, los requisitos de potencias de procesamiento más rápidas y componentes más pequeños significan que la falta de almacenamiento efectivo está creando un cuello de botella y el sistema actual no puede satisfacer la demanda.

Se está buscando alternativas más pequeñas, estables y eficientes a los discos duros digitales. El interés de la investigación reciente ha recaído en el almacenamiento de datos de ADN: la idea de que podríamos usar los componentes básicos de la vida, el sistema que la naturaleza pasó millones de años evolucionando para codificar el modelo de nuestra especie, como un medio para almacenar y leer nuestra propia historia y conocimiento. Cuando falla un esquema de tecnología, la naturaleza humana cambia a otro.

Como molécula, el ADN dura mucho tiempo (500.000 años si se almacena correctamente) superando con creces la vida útil potencial del papel y la tinta en un orden de varias magnitudes. Pero debe mantenerse estéril y necesita un manejo cuidadoso. Esto puede hacer que el almacenamiento de información utilizando ADN sea caro.

Pero hay otra clase de materiales que se sabe que duran incluso más que el ADN. Estos productos sintéticos descubiertos hace un siglo tienen una estabilidad, facilidad de fabricación y un potencial de almacenamiento que supera con creces al ADN. Estos plásticos, o más específicamente, los polímeros, son moléculas de cadena larga que pueden describirse más fácilmente como que contienen múltiples unidades repetidas, cada una conocida como monómero.

La novela de Jane Austen que fue codificada en oligómeros / Foto: EFE

Los investigadores calculan que los cuatro pares de bases, pares de bloques de construcción de ADN, pueden almacenar 1.019 bits de información por metro cúbico. Pero cuando usamos polímeros, tenemos más de cuatro bloques de construcción para elegir. De hecho, hay tantas opciones de monómeros como se pueden localizar comercialmente, por lo que existe la posibilidad de aumentar exponencialmente la densidad de información.

Para sus monómeros, o bloques de construcción, el equipo de Texas utilizó dieciséis aminoalcoholes diferentes. Uniendo estos, crearon dieciocho moléculas más largas, llamadas oligómeros, cada una compuesta de monómeros individuales. Dentro de las moléculas más largas, las combinaciones de monómeros correspondían a letras específicas, y los monómeros más baratos correspondían a letras de uso más común.

Cuando se leen, las moléculas revelan la cita de Jane Austen de Mansfield Park.

si falla un esquema de felicidad, la naturaleza humana se vuelve hacia otro; si el primer cálculo es incorrecto, mejoramos el segundo: encontramos consuelo en alguna parte.

Los investigadores eligieron el pasaje porque lo encontraron “edificante en estos tiempos difíciles, y se entiende fácilmente sin el contexto del libro”.

El equipo ciertamente encontró que “si el primer cálculo es incorrecto, mejoramos el segundo”. Su primer experto independiente en validar su método solo pudo recuperar el 98,7% de los datos. Con algunas modificaciones en el proceso de lectura, pudieron devolver el descifrado completo de las 158 secuencias de monómeros sin errores.

Es posible que los plásticos no sean la opción más obvia para el almacenamiento de datos, pero en consideración, son un material extremadamente adecuado para usar.

Desde que comenzamos a fabricar plásticos en masa, tradicionalmente nos hemos limitado a emplear un solo tipo de monómero por producto o combinaciones simples de uno o dos monómeros. Estos han llegado a dominar nuestras formas de vida.

Los plásticos son estables en condiciones ambientales normales. Si bien en muchos casos esto es una desventaja, como cuando se abren camino hacia el medio ambiente, en algunos casos cumple funciones extremadamente útiles.

Durante los últimos 50 años, los investigadores han logrado avances notables en la reducción de la dispersión (la variación molecular, generalmente en masa o forma) de los polímeros sintéticos y han mejorado nuestra capacidad para controlar la distribución de la secuencia de los monómeros.

El nuevo estudio de Texas ha demostrado que al salir de los confines del ADN, puede codificar información más compleja en una longitud de cadena mucho más pequeña, debido a la mayor variedad de monómeros disponibles.

El uso futuro probablemente dependerá de la disponibilidad comercial de monómeros, como qué aminoalcoholes pueden ser fácilmente accesibles a partir de fuentes renovables. Pero el potencial es enorme. La codificación de polímeros de cadena corta no está muy lejos de codificar el ADN, y el proceso de lectura de las secuencias es similar en ambos.

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