Pesquisadores armazenam GIF no DNA de bactérias vivas

A próxima revolução no armazenamento de dados pode vir do DNA. Diversos estudos provam que é possível guardar e recuperar texto, imagens e até vídeos dessas moléculas essenciais para a vida.

Até agora, os dados eram armazenados em DNA sintético. Mas, em um artigo publicado hoje, pesquisadores de Harvard mostram como é possível gravar informações no DNA de bactérias vivas — incluindo um GIF — e recuperá-las com 90% de precisão.

O código genético tem uma lógica semelhante ao sistema binário usado em computadores. Em discos rígidos, os dados são representados por zeros e uns; o DNA, por sua vez, usa quatro bases químicas (A, T, C e G). Então, o número 1 poderia ser representado pelo par A-T, e o zero seria a combinação C-G.

Certo, mas como gravar dados em uma célula viva? Isso é possível graças à CRISPR, técnica que usa enzimas para cortar áreas específicas do DNA com relativa precisão e eficiência.

Esta técnica é inspirada em um mecanismo de defesa das bactérias. Ao serem atacadas por vírus, elas cortam partes do DNA do invasor para colar dentro de seu próprio DNA, como uma espécie de sistema imunológico.

Estes ataques são “gravados” na cronologia inversa de quando ocorreram. Ou seja, as sequências se tornam um registro físico vivo de todos os diferentes vírus que invadiram a célula.

Foto de mão; original na esquerda, e imagem recuperada do DNA na direita

A equipe de Harvard usou esse mecanismo para gravar dados no DNA de bactérias E. coli. Primeiro, os cientistas codificaram imagens e vídeos — compostos de pixels em preto e branco — na forma de DNA.

Depois, eles passaram uma corrente elétrica nas bactérias: isso abre pequenos canais na parede celular, permitindo a entrada do DNA sintético. Então, a E. coli fez o que costuma fazer: pegou o DNA “invasor” e o incorporou em seu próprio genoma. As células, então, se multiplicaram.

Para recuperar as informações, a equipe sequenciou o DNA da E. coli e inseriu os dados em um programa de computador, que reproduziu com sucesso as imagens originais. Trata-se da foto de uma mão; e um clipe de cinco quadros de Animal Locomotion, criado pelo fotógrafo Eadweard Muybridge no século XIX.

GIF de cavalo; original na esquerda, e imagem recuperada do DNA na direita

Por enquanto, este método não consegue lidar com muita informação — o vídeo tem apenas 36×26 pixels — mas é promissor. Jeff Nivala, coautor do estudo, diz à Wired que esta é uma prova de conceito para futuros trabalhos com a CRISPR, e mais: “nosso objetivo real é permitir que as células coletem informações sobre si mesmas, e que armazenem isso em seu genoma, para que possamos analisar mais tarde”.

O estudo foi publicado na revista Nature.

Com informações: Harvard, The Verge, Wired.

Pesquisadores armazenam GIF no DNA de bactérias vivas