Il DNA dei batteri memorizza le GIF: una nuova era per i dati

Gli scienziati hanno inserito una GIF nel DNA dei batteri viventi, portandoci un passo più vicino al giorno in cui le informazioni verranno incorporate direttamente nei tessuti organici, quindi anche nella nostra pelle.

Memorizzare le informazioni nel DNA vivente

L’utilizzo del DNA per memorizzare i dati non è nuovo, ma finora i dati trattati sono stati archiviati in forme di DNA sintetico e non vivente. Memorizzare le informazioni in quello vivente risulta più difficile in quanto le cellule sono in continuo mutamento. In un articolo pubblicato sulla rivista Nature, gli scienziati hanno approfittato del sistema di difesa naturale dei batteri per incorporare un’immagine di una mano e una clip a cinque fotogrammi di “Human and Animal Locomotion” di Eadweard Muybridge nei batteri E. coli (Escherichia coli), ricostruendo l’immagine e il video con un’accuratezza del 90%.

Come funziona l’inserimento di dati ne DNA

La tecnica approfitta del sistema di modificazione genetica CRISPR. Quando i virus attaccano batteri, i batteri utilizzano questo meccanismo di difesa per tagliare parti del DNA del virus e incollarle all’interno del proprio. Tutto questo rende il DNA del virus parte della cellula batterica. Le sequenze servono come memoria dell’invasione virale, in modo che la cellula possa attaccare le versioni future di quel virus nel caso in cui venisse attaccata di nuovo.

Questi attacchi di virus sono stati “registrati” secondo una cronologia inversa rispetto a come si sono verificati, così che nel tempo le sequenze diventino un record fisico vivente di tutti i diversi virus invasori.

Le immagini e i video che i ricercatori hanno inserito all’interno di E. Coli sono composti da pixel in bianco e nero. In primo luogo, gli scienziati hanno codificato i pixel nel DNA, poi, hanno messo il loro DNA nelle cellule E. coli avvalendosi dell’elettricità. L’esecuzione di corrente elettrica attraverso le celle apre piccoli canali nella parete cellulare e quindi il DNA è in grado di fluire all’interno. Il sistema CRISPR di E. Coli ha quindi afferrato il DNA e lo ha incorporato al proprio genoma.

Una volta che le informazioni sono state inserite all’interno il passo successivo è stato quello di recuperarle. Il team ha poi sequenziato il DNA E. coli e ha eseguito la sequenza attraverso un programma di computer con il quale ha riprodotto con successo le immagini originali. Quindi il cavallo in corsa che si vede nell’immagine è realmente solo la rappresentazione del DNA sequenziato, visto che non è possibile vederlo ad occhio nudo.

Tradurre le immagini e dati in DNA

La scelta dell’immagine e del video non è stata casuale. Shipman, responsabile del progetto e ricercatore dell’università di Harvard, afferma che il team abbia voluto “fare riferimento ad alcune delle immagini originali che l’umanità ha immesso per prime nel mondo naturale” come i disegni delle mani in una caverna. Allo stesso modo, i cinque fotogrammi del film di Muybridge, che mostrano un cavallo che galoppa, sono state le prime immagini in movimento che siano mai state registrate, utilizzando una tecnologia completamente nuova nel 1870. ”

Finora questo metodo non è ancora in grado di gestire molte informazioni. Il video è solo da 36×26 pixel, che non è molto, considerando che è possibile codificare libri e film nel DNA sintetico. Ma questo nuovo metodo di utilizzo dei batteri viventi apre la porta a divertenti possibilità. Ad esempio, potremmo creare delle celle che registrano informazioni su ciò che accade nell’ambiente circostante. Shipman, come neuroscienziato, spera che un giorno il sistema possa essere utilizzato per registrare eventi che accadono nel tempo, come ad esempio come i neuroni si formino nel cervello e che forse, un giorno, questa tecnologia possa venire impiantata sotto la nostra pelle.