Uno degli sviluppi più sorprendenti e promettenti è l'utilizzo del DNA come substrato per l'archiviazione e il calcolo dei dati. Un recente studio pubblicato su Nature presenta una soluzione pionieristica che combina materiali naturali con le capacità straordinarie del DNA, aprendo le porte a nuove applicazioni nel campo dell'informatica e della biologia sintetica.
Il sistema descritto nello studio è un vero e proprio "motore" di archiviazione e calcolo, capace di svolgere funzioni che finora erano appannaggio esclusivo dei computer elettronici tradizionali. Alla base di questa tecnologia c'è il DNA, noto per la sua straordinaria capacità di immagazzinare enormi quantità di informazioni in uno spazio incredibilmente ridotto. Per darvi un'idea, un singolo grammo di DNA può teoricamente contenere fino a 215 petabyte di dati.
Tuttavia, per trasformare il DNA in un substrato pratico per l'archiviazione e il calcolo, è necessario risolvere alcune sfide chiave. Lo studio presenta una soluzione innovativa: l'uso di particelle colloidali altamente porose di acetato di cellulosa, un materiale naturalmente abbondante. Queste particelle, chiamate "dendricolloidi", hanno una superficie straordinariamente ampia che consente loro di legare oltre 10 terabyte di dati per milligrammo. Questo substrato, non solo stabilizza il DNA, ma ne prolunga la durata, consentendo la conservazione dei dati per migliaia o addirittura milioni di anni, a seconda delle condizioni di conservazione.
Il sistema è progettato per essere estremamente versatile. I dati vengono codificati nel DNA, che viene poi assorbito sui dendricolloidi. Questo approccio offre vari vantaggi: i dendricolloidi proteggono il DNA, migliorandone la stabilità rispetto al DNA libero, e ne consentono il riutilizzo ripetuto. Ad esempio, il DNA legato ai dendricolloidi può essere essiccato e reidratato fino a 170 volte, un significativo miglioramento rispetto alle 60 volte del DNA non trattato.
Ma non è tutto. Il DNA memorizzato può essere letto e cancellato, permettendo una vera e propria gestione dinamica dei dati. Il sistema utilizza promotori sintetici che consentono l'accesso ai dati senza distruggere il DNA originale. Questo significa che è possibile leggere i dati più volte senza doverli riscrivere.
Uno degli aspetti più affascinanti è la possibilità di usare il DNA non solo per archiviare, ma anche per calcolare. Gli autori dello studio hanno dimostrato come sia possibile risolvere semplici problemi di scacchi e sudoku, utilizzando RNA generati dal DNA come "output" leggibile tramite sequenziamento nanopore. Questo apre la strada a forme di calcolo completamente nuove, dove l'informazione e la logica computazionale sono intrinsecamente legate a molecole biologiche.
Le implicazioni di questa tecnologia sono enormi. Immaginiamo un futuro in cui archiviare dati su DNA non sia solo possibile, ma anche comune. Aziende che gestiscono enormi quantità di dati, come i provider di servizi cloud, potrebbero adottare queste tecnologie per ridurre lo spazio necessario e migliorare la sostenibilità energetica. Inoltre, l'estrema durata del DNA lo rende un candidato ideale per l'archiviazione di dati critici che devono essere conservati per secoli o millenni.
Nel campo della biologia sintetica, questa tecnologia potrebbe portare alla creazione di sistemi viventi programmabili, in cui il DNA non solo codifica le informazioni genetiche, ma funge anche da "processore" per eseguire calcoli. Questo potrebbe rivoluzionare l'approccio alla biotecnologia, consentendo la progettazione di organismi in grado di risolvere problemi complessi o eseguire compiti specifici in modo autonomo.
Il lavoro presentato in questo studio rappresenta un passo significativo verso la realizzazione di sistemi di archiviazione e calcolo basati su DNA, con caratteristiche uniche di stabilità, densità di informazione e capacità di computo parallelo. Sebbene ancora in fase sperimentale, questa tecnologia ha il potenziale di trasformare radicalmente il modo in cui gestiamo l'informazione. In un mondo sempre più affamato di dati, l'uso del DNA come supporto potrebbe diventare una delle soluzioni più rivoluzionarie del prossimo futuro.
