Investigadores criam uma fita de ADN capaz de armazenar três mil milhões de músicas

Cientistas chineses desenvolveram um sistema de armazenamento em ADN que pode conservar dados durante milhares de anos. A capacidade de 36 petabytes é o equivalente a três mil milhões de músicas.

Alojamento do futuro: ADN sintético

Os cientistas criam uma fita de cassete feita de ADN capaz de armazenar todas as músicas alguma vez escritas. Os investigadores de Shenzhen, na China, construíram uma espécie de cassete molecular capaz de armazenar dados digitais sob a forma de cadeias de ADN sintético numa película plástica ultrafina.

Um único protótipo pode guardar 36 petabytes, cerca de um milhão de gigabytes, suficiente para mais de três mil milhões de músicas. Uma quantidade impressionante de informação comprimida num suporte surpreendentemente leve.

Cassete retro com tecnologia avançada

O princípio é tão elegante quanto disruptivo: os ficheiros digitais convertem-se em sequências de A, T, C e G, as quatro letras que formam o código genético. Cada combinação substitui os zeros e uns usados pelos computadores tradicionais. Em vez de um disco rígido metálico, esta fita guarda o seu conteúdo em moléculas.

A fita obtém-se imprimindo milhares de pontos diminutos de ADN sintético sobre uma película flexível, que depois é cortada e enrolada num cassete delgado, capaz de deslizar suavemente entre duas bobinas.

O projeto é liderado por Xingyu Jiang, engenheiro biomédico na Southern University of Science and Technology (SUST), cujas investigações exploram dispositivos baseados em ADN que possam armazenar informação e executar tarefas moleculares.

A equipa concebeu o cassete para que fosse compatível com as máquinas que já manipulam ADN em laboratório. Isto implicou ajustar a geometria e os materiais para que as ferramentas padrão de síntese e leitura pudessem interagir com cada fragmento da fita sem necessidade de equipamentos totalmente novos.

A fita cassete de DNA assemelha-se às fitas cassete de música antigas.

Armazenar dados em ADN

Ao longo da fita, pequenos blocos brancos absorvem a solução de ADN. As faixas pretas, revestidas com tinta repelente de água, impedem que o líquido se expanda lateralmente. Cada secção branca funciona como um compartimento, um ficheiro independente em miniatura.

Em pouco mais de 0,8 quilómetros de fita, os investigadores calculam cerca de 550.000 ranhuras de armazenamento. Um scanner ótico identifica os códigos de barras enquanto os motores fazem avançar a fita e localizam a posição correta em milésimas de segundo.

Nos testes, o sistema conseguiu reconhecer cerca de 1.570 zonas por segundo, uma velocidade surpreendente para um suporte molecular.

Benefícios de armazenar dados em ADN

O volume global de dados cresce sem controlo: vídeos em streaming, cidades inteligentes, investigação científica… Tudo conta. Algumas previsões indicam que o mundo poderá ultrapassar os 175 biliões de gigabytes na segunda metade desta década. E manter tanta informação ativa implica centros de dados gigantescos, que consomem energia a um ritmo preocupante.

Nos Estados Unidos, o Departamento de Energia estima que os centros de dados já utilizam cerca de 4,4% de toda a eletricidade nacional. Um valor que sobe ano após ano.

O ADN, por outro lado, pode armazenar quantidades colossais de informação em muito pouca massa. Segundo a equipa, um único grama poderia guardar 455 exabytes, aproximadamente mil milhões de gigabytes. Além disso, trata-se de um material extraordinariamente estável quando bem conservado; estudos com restos arqueológicos indicam uma vida média de cerca de 521 anos debaixo da terra.

Esquema da fita de DNA.

Leitura e reescrita do armazenamento

Dentro do dispositivo, os motores movem a fita até localizar a partição desejada. Uma vez encontrada, o sistema introduz essa secção numa pequena câmara com líquido. Um reagente suave separa uma das filamentos de ADN, que passa para a solução e pode ser lida através de sequenciação. A filamento que permanece fixada funciona como referência para reconstruir o fragmento repetidamente.

A equipa conseguiu recuperar o mesmo ficheiro dez vezes a partir do mesmo ponto sem perda de capacidade de leitura. Para apagar dados, uma enzima corta a sequência e liberta-a, deixando o suporte limpo para receber um novo fragmento. Em testes iniciais, o sistema conseguiu substituir 99,9% da informação anterior, o que abre caminho para um suporte biológico regravável.

Proteger o ADN durante séculos

Para garantir a estabilidade do material, cada secção é revestida com uma estrutura cristalina baseada em estruturas metal-orgânicas (MOF), que atuam como barreira contra a água e enzimas. Experiências anteriores demonstraram que encapsular ADN em sílica pode preservar dados durante séculos, mesmo a temperaturas elevadas.

A equipa aqueceu as suas fitas durante semanas e mediu os danos. A partir dessas observações, estimou que os dados poderiam manter-se íntegros durante mais de três séculos a temperatura ambiente. Em ambientes frios e secos, como zonas de alta montanha, a estabilidade poderia prolongar-se por milhares de anos.

A fita cassete de DNA não vai ser reproduzida num gravador comum.

Cada vez são gerados mais dados

Ainda assim, o desempenho continua baixo em comparação com os dispositivos de armazenamento convencionais. Transferir algumas centenas de kilobytes demorou dezenas de minutos. Além disso, sintetizar grandes quantidades de ADN continua a ser caro, e muitas máquinas de sequenciação são volumosas e exigem laboratórios especializados.

Apesar disso, os investigadores acreditam que, com a descida dos custos da biotecnologia e a melhoria das reações químicas, sistemas como esta fita de cassete de ADN poderão tornar-se uma opção real para arquivos de longa duração. Não para guardar as fotografias quotidianas do telemóvel, mas para bibliotecas nacionais, coleções científicas ou património digital.

A ideia faz lembrar os primeiros computadores pessoais: lentos, grandes, caros… e, ainda assim, precursores de uma revolução tecnológica.