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Bioordenadores, la informática del ADN

POR S. BASCOMADRID. El ácido desoxirribonucleico -ADN- almacena todas y cada una de las instrucciones genéticas necesarias para el desarrollo, la supervivencia y la replicación de los organismos

Actualizado 22/07/2008 - 08:32:18
El ácido desoxirribonucleico -ADN- almacena todas y cada una de las instrucciones genéticas necesarias para el desarrollo, la supervivencia y la replicación de los organismos vivos. El papel principal de las moléculas de ADN es ser portadoras y transmisoras entre generaciones de la información genética inherente a cada especie, y lo hacen por medio de los segmentos de ADN que conocemos como genes.
El soporte de todo este inmenso caudal de información es un largo polímero de unidades simples -ladrillos- llamadas nucleótidos, construidos a partir de un armazón hecho de azúcares y grupos de fosfato unidos alternativamente entre sí mediante enlaces de tipo éster. Conectado a cada azúcar está cada uno de los cuatro tipos de moléculas llamadas bases nitrogenadas -adenina, guanina, timina y citosina-.
Disposición secuencial
La disposición secuencial de estas cuatro bases a lo largo de la cadena de ADN es la que codifica la información. Y su capacidad de almacenamiento, y su velocidad de procesado de datos superan, de muy lejos, a cualquiera de los superordenadores que trabajan actualmente en el mundo.
Desde hace años, prestigiosos departamentos universitarios en los Estados Unidos, la Unión Europea y Japón; las divisiones científicas de los gigantes de la informática -IBM, HP Labs, Microsoft Research...-, y el propio Departamento de Defensa de EE.UU. trabajan en el desarrollo de «ordenadores de ADN», es decir, de bioordenadores capaces de imitar los métodos de almacenamiento y procesado de las cadenas de ADN. Superar en un billón de veces la memoria de un superordenador como el Blue Gene, o en un millón de veces la velocidad de cálculo del supercomputador Finis Terrae es el objetivo.
Los bioordenadores no están a la vuelta de la esquina. Más bien se hallan todavía en una fase teórica. O al menos esa era la situación hasta ahora. Porque un equipo de científicos japoneses de la Universidad de Toyama acaba de anunciar la síntesis del primer ADN artificial del mundo.
Dirigidos por Masahiko Inouye, su objetivo era desarrollar cadenas de ADN artificial que puedan ser utilizadas como nanoordenadores biológicos. Que dispongan de la misma capacidad de almacenamiento y procesado que el ADN natural. Sobre un esquema análogo a la estructura de los C-nucleótidos, han diseñado una cadena artificial en la que se combinan a voluntad azúcares y bases de fosfatos, dando lugar a moléculas estables permanentes en el tiempo.
Dependiendo de la secuenciación de azúcares y fosfatos, del lugar que ocupan en la cadena y de los enlaces entre moléculas contiguas así se codificará la información. Los bloques de las moléculas de este ADN artificial hacen las veces de los unos y los ceros del sistema binario sobre el que se asienta la actual informática.
Almacenamiento y cálculo
Los autores de la investigación, que aparece publicada este mes en el «Journal of the American Chemical Society», dicen haber calculado, conforme a modelos matemáticos, que la capacidad de almacenamiento superaría un billón de veces la de los más potentes superordenadores, y su velocidad de procesamiento en más de un millón de veces. En estas cifras parecen ponerse de acuerdo cuantos investigan en bioordenadores.
En un comentario editorial sobre este trabajo, la revista «Bio-medicine» afirma que la molécula de ADN que obtienen estos japoneses es inusualmente estable y su estructura es similar a la del ADN natural, ya que da lugar a una doble hélice, pudiendo formar además con cierta facilidad una estructura de trile hélice, lo que potenciaría aún más sus «capacidades» informáticas.
Totalmente sintética
Los autores de esta investigación apuntan que, con anterioridad, distintos equipos científicos habían intentado desarrollar ADN artificial con el fin de utilizar su asombrosa capacidad de almacenamiento de información. Pero en esos trabajos previos sólo se lograron incorporar secuencias artificiales a la molécula natural, a diferencia del equipo de Inouye, que ha logrado sintetizar una cadena entera de ADN.
Entre los inmediatos precedentes, científicos del Weixmann Institute lograron en 2004 el desarrollo de un prototipo de ordenador de ADN con capacidad de detección de determinadas células en agua. Publicaron sus conclusiones en «Nature». Investigadores de la Universidad de Columbia y de la Universidad de Nuevo México, dos años más tarde, profundizaron un poco más en este campo: construyeron el ordenador de ADN conocido como MAYA-II, que era capaz de jugar al tres en raya muy lentamente.
La idea general de las investigaciones en marcha es la de considerar al ADN como un software y a las enzimas como el hardware. En este empeño se están invirtiendo grandes cantidades de dinero y de esfuerzo investigador, y quienes trabajan en este campo prometen espectaculares resultados en los próximos años.
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