Ogni cellula di ciascun organismo vivente ospita il dna, che contiene tutte le informazioni biologiche di cui l’organismo stesso ha bisogno. E se, nel
Ogni cellula di ciascun organismo vivente ospita il dna, che contiene tutte le informazioni biologiche di cui l’organismo stesso ha bisogno. E se, nel mondo dei big data, le molecole di dna diventassero un modo più sostenibile per conservare i dati digitali? È quanto promette Dna-Fairylights, il progetto coordinato dall’Istituto italiano di tecnologia (Iit) e finanziato dall’Unione europea.
Dna-Fairylights, che è stato finanziato con 3,1 milioni di euro per i prossimi tre anni, aspira a unire le tecnologie di sintesi e sequenziamento del dna con le proprietà ottiche dei nano-materiali: in questo modo, gli scienziati contano di ottenere sequenze di dna integrate da nano-luci colorate, che permetteranno processi di lettura e scrittura dei dati più veloci e sistemi di codifica più efficienti.
Costituito da un alfabeto di sole quattro lettere (A, C, G, T – ovvero adenina, citosina, guanina e timina, le diverse unità chimiche di cui esso è composto) il dna rappresenta un sofisticato sistema di conservare nella maniera più compatta possibile i dati biologici di un intero organismo.
Grazie alle apparentemente infinite combinazioni tra le quattro lettere, infatti, è possibile trasmettere le informazioni genetiche da una generazione all’altra, istruendo ciascun organismo a produrre determinate proteine (ma non solo). Basti pensare che in ogni cellula umana è contenuta una sequenza di dna da oltre tre miliardi di lettere: una risorsa incredibile, e non solo da un punto di vista biologico.
Nell’era digitale, infatti, il dna potrebbe offrire un supporto di nuova generazione alla conservazione dei dati, grazie alla sua capacità di contenere informazioni ad altissima densità e alla sua stabilità a lungo termine. I dati digitali, infatti, sono archiviati sotto forma di bit come una serie di uno e zero.
Utilizzare, al posto del codice binario, le quattro unità chimiche che costituiscono le molecole di dna potrebbe voler significare memorizzare una grandissima quantità di dati in maniera efficiente, stabile e sostenibile. L’archiviazione dei dati digitali tramite dna, infatti, è una tecnica innovativa che gli scienziati stanno sperimentando per avere, in futuro, alternative efficienti, sostenibili e a basso costo per l’archiviazione dei dati.
Senza entrare in dettagli troppo tecnici, la tecnica si basa sulla sintesi di molecole di Dna a partire dai dati digitali che devono essere archiviati, in cui il codice binario viene convertito nel codice delle quattro lettere del dna. Qquando si desidera tornare ai dati digitali, le molecole organiche vengono “lette”, codificate e trasformate di nuovo in informazioni digitali.
Negli ultimi dieci anni si sono fatti molti passi in avanti in questo campo: è migliorata sia la scalabilità e la praticità nell’archiviazione, oltre all’ottimizzazione degli algoritmi per la codifica e il recupero dei dati. Tuttavia, gli attuali metodi di archiviazione dei dati basati sul dna stentano ancora a prendere il via perché si basano sulla sintesi enzimatica per la creazione delle molecole e sulle tecnologie di sequenziamento per la loro lettura, processi ancora troppo lenti per essere davvero efficienti.
È per questo che è nato Dna-Fairylight, guidato da Roman Krahne e da Denis Garoli dell’Iit e a cui partecipa un team internazionale di scienziati. Scopo del progetto, infatti, è quello di combinare le proprietà ottiche dei nano-materiali con l’archiviazione dei dati basata sul dna: utilizzando nano-particelle colorate e integrate in una sequenza di dna, gli scienziati contano di scrivere, leggere e decodificare le informazioni presenti in modo più veloce, compatto ed efficiente.
Attraverso le nano-particelle, in cui ogni colore corrisponde in maniera univoca a una certa sequenza di dna, infatti, leggere la sequenza di informazioni attraverso le tecnologie ottiche sarà più veloce e poco dispendioso da un punto di vista energetico. I risultati del progetto forniranno una base per l’uso di nuove tecnologie in numerose applicazioni: oltre all’archiviazione dei dati basata sul dna, si potrebbero rivelare molto utili per la sintesi di biomolecole di nuova generazione e per lo studio delle proprietà ottiche di nuovi materiali semi-conduttori basati su composti del carbonio.
Fonte: Wired
