Imagens armazenadas em DNA funcionam como "câmera biológica"
Por Augusto Dala Costa • Editado por Luciana Zaramela |
Em novo avanço nos campos da engenharia e biologia, pesquisadores conseguiram armazenar imagens diretamente no DNA, gerando um sistema que guarda informações visuais semelhante ao de uma câmera digital. Além da conquista tecnológica em si, o método pode ajudar a solucionar problemas de geração e armazenamento de dados digitais, que se multiplicam cada vez mais.
Estima-se, por exemplo, que geramos cerca de 33 ZB em 2018 — ou seja, 33 zettabytes, unidade equivalente a cerca de 1 bilhão de terabytes, ou 1 trilhão de gigabytes (na informática, os arredondamentos das unidades não são exatos). A estimativa é de que cheguemos aos 175 ZB em 2025, o que pede alternativas de armazenamento que vão além dos métodos tradicionais, especialmente os que possam contornar o impacto ambiental dos data centers atuais, bastante dispendiosos em termos de recursos naturais.
O uso de DNA para guardar tipos de informação não estritamente genética é uma ideia recente, com a perspectiva de armazenar imagens e vídeos recebendo mais atenção nos últimos anos. O DNA possui uma capacidade excepcional de armazenamento, com o bônus de ser um meio estável. Até que cheguemos ao ápice da tecnologia biológica, no entanto, há algumas outras alternativas para melhorar o armazenamento, como discos rígidos feitos de grafeno.
Aproveitando o potencial do DNA
A importância desse biomaterial quase não precisa ser explicada — ele é elemento chave para todos os seres vivos do planeta, guardando informações genéticas que codificam inúmeras proteínas, por sua vez responsáveis por uma série de funções vitais. Uma grama de DNA pode guardar mais de 215.000 terabytes de dados, o que equivale a cerca de 45 milhões de DVDs.
Com a tecnologia de biologia molecular atual, é fácil manipular o DNA, e ele pode ser armazenado de diversas formas em temperatura ambiente, podendo durar séculos.
Apesar de tudo isso, a maioria dos esforços em relação ao uso do DNA para guardar informações foca na síntese de fitas externas às células, o que é caro e requer instrumentos complexos, processo também suscetível a erros.
Na pesquisa mais recente, uma equipe liderada pelo engenheiro Poh Chueh Loo, da Universidade Nacional de Singapura, contornou esse problema ao lidar com células vivas, que possuem DNA de sobra e funcionam como um verdadeiro banco de dados, evitando ter de sintetizar o material genético externamente.
Com isso, surgiu o sistema batizado de “BacCam”, que junta diversos métodos para simular as funções de uma câmera digital usando componentes biológicos. Segundo os cientistas, é como se o DNA de uma célula fosse um filme novo de câmera — com optogenética, uma técnica que controla a atividade de células com luz como faz o obturador de uma câmera, foi possível capturar imagens ao imprimir sinais de luz nesse “filme” de DNA.
Com técnicas de codificação semelhantes à marcação de fotos, as imagens ainda receberam identificações únicas, que permitiram algoritmos de aprendizado de máquina organizar, selecionar e reconstruir as imagens armazenadas. É assim que funciona a “câmera biológica” — imitando a captura, armazenamento e recuperação de dados de uma câmera digital.
Para completar o método, diferentes espectros de luz (ou seja, cores diversas) permitiram guardar várias imagens simultaneamente. A nova tecnologia é mais fácil de reproduzir e escalonar do que técnicas anteriores, melhorando o custo-benefício. Embora o campo seja bastante novo, trabalhos como esse devem aumentar o interesse em buscar essa ponte entre sistemas biológicos e digitais, levando a mais avanços e melhora da tecnologia.
Fonte: NUSNews, Nature Communications