El casete de ADN: la revolución del almacenamiento de datos que podría durar siglos
Una molécula creada por la naturaleza para guardar las instrucciones vida podría convertirse en el disco duro definitivo de la era digital. Las cintas de casete de ADN prometen almacenar exabytes de datos en un espacio mínimo y resistir el paso de los siglos.
Por Enrique Coperías
Prototipo conceptual de un casete de ADN para almacenamiento masivo de datos, con una capacidad estimada de hasta 362 petabytes por kilómetro de cinta, basado en códigos de barras que permiten direccionar, recuperar y reescribir archivos digitales de forma automática. Imagen generada con DALL-E
La humanidad se enfrenta a un dilema paradójico: nunca ha sido tan fácil generar información digital, pero nunca ha sido tan difícil guardarla. Fotografías, correos, series en streaming, vídeos en alta definición, datos científicos o médicos: cada segundo, el planeta produce cantidades ingentes de datos que desbordan los sistemas de almacenamiento tradicionales.
Los discos duros magnéticos y las memorias de silicio, pilares de la revolución digital, se están acercando a sus límites físicos. Los grandes centros de datos —auténticas catedrales del bit— consumen cantidades colosales de energía y ocupan espacios cada vez más difíciles de sostener.
En este contexto, un grupo de investigadores chinos ha presentado en la revista Science Advances un prototipo de almacenamiento en ADN que parece sacado de la ciencia ficción, pero que se basa en la biología molecular más elemental: cintas de casete de ADN capaces de almacenar y recuperar información digital de forma estable durante siglos.
El trabajo, liderado por el ingeniero Jiankai Li y el químico Xingyu Jiang, de la Southern University of Science and Technology, en China, propone un dispositivo compacto y automático que recuerda a las viejas cintas magnéticas de música, pero en lugar de canciones, guarda moléculas de ADN en las que se codifica cualquier tipo de archivo digital.
¿Qué es el almacenamiento en ADN?
El punto de partida es conocido: el ADN, la molécula que contiene la información genética de todos los seres vivos, es en esencia un código de cuatro bases nitrogenadas fundamentales, vulgarmente conocidas como letras genéticas: A (adenina), T (tinima), G (guanina) y C (uracilo). Esta simplicidad convierte al ácido desoxirribonucléico en un candidato idóneo para servir como soporte de información digital. Su densidad de almacenamiento es descomunal: un solo gramo de ADN puede contener hasta 455 exabytes de datos, el equivalente a cientos de millones de discos duros actuales.
Además, es un soporte extraordinariamente estable: el material genético de fósiles de miles de años todavía puede leerse en la actualidad.
El problema nunca ha sido la viabilidad teórica, sino el cómo almacenar y recuperar información en ADN. Hasta ahora, los sistemas de almacenamiento en ADN consistían en sintetizar fragmentos con la información deseada, guardarlos en cápsulas o partículas, y después recuperarlos mediante técnicas de secuenciación genética. Eran métodos lentos, costosos y poco prácticos.
👉 El avance de Li y sus colegas reside en trasladar este concepto a un formato físico y familiar: una cinta enrollada en un casete, con particiones codificadas mediante códigos de barras que permiten localizar y manipular archivos con rapidez.
Cómo funciona la nueva cinta digital
La DNA cassette tape, como la llaman los autores, es una membrana compuesta de nailon y poliéster en la que se imprimen patrones de códigos de barras con tinta láser. Cada espacio blanco del código funciona como un compartimento donde se puede depositar ADN sintético que contiene un archivo digital codificado. Los espacios negros actúan como barreras hidrofóbicas que impiden que se mezclen los archivos de distintas particiones.
Cada partición tiene una dirección única, como en un sistema de carpetas de ordenador, y puede manejar operaciones de depositar muchos y recuperar muchos (DMRM). Esto significa que se pueden almacenar varios archivos, recuperarlos, borrarlos y volver a escribir datos en la misma zona de la cinta, igual que hacemos hoy en un disco duro.
En total, un casete de ADN de mil metros de cinta puede albergar más de 500.000 particiones de datos, con una capacidad estimada de hasta 362 petabytes por kilómetro.
👉 Para ponerlo en perspectiva: con un solo casete se podría guardar varias veces todo el contenido de YouTube, y ocuparía menos que una novela de bolsillo.
Esquema del casete de ADN y del dispositivo lector asociado. (A) La cinta utiliza patrones de códigos de barras para el direccionamiento óptico de archivos, creando particiones físicas con direcciones únicas que permiten la función DMRM. Una capa de ZIF protege el ADN codificado y puede añadirse o retirarse rápidamente antes y después de la recuperación. (B) El casete de ADN se emplea junto a un sistema de lectura totalmente automático con gestión integrada de archivos. Crédito: Li et al., Science Advances
El DNA tape drive: el lector automático de archivos en ADN
El equipo desarrolló además un lector de casetes de ADN —el DNA tape drive— que integra todas las funciones necesarias para trabajar con este soporte. Su tamaño es similar al de un reproductor de cintas de los años noventa, pero en su interior combina un microordenador, un sistema de motores para mover la cinta, un módulo de direccionamiento óptico y un sistema de microfluidos para manipular los líquidos con ADN.
El funcionamiento es completamente automático: el usuario introduce el casete de ADN, selecciona el archivo que desea en una pantalla, y el dispositivo se encarga de localizar la partición, decapsular el ADN, recuperar el archivo mediante secuenciación genética e inclusosi es necesario, eliminarlo o sustituirlo. Todo el ciclo puede completarse en menos de 50 minutos, una velocidad sorprendente para una tecnología que hasta ahora requería días de manipulación manual en laboratorio.
Para probar la robustez del sistema, los investigadores almacenaron cuatro imágenes digitales de un farolillo chino en distintas particiones y programaron el dispositivo para recuperarlas y recomponer el puzle. Tras varias rondas de depósito y recuperación, la imagen final fue reconstruida con éxito, demostrando así la fiabilidad del proceso.
Ventajas del casete de ADN frente al almacenamiento tradicional
El gran salto de este casete de ADN es su capacidad para integrar en un solo soporte todas las fases del ciclo de almacenamiento digital: escritura, direccionamiento, recuperación, borrado y reescritura. Hasta ahora, las soluciones con partículas o microchips requerían pasar continuamente de un aparato a otro, con gran desperdicio de consumibles y escasa escalabilidad.
Además, la cinta de ADN aprovecha al máximo el espacio: su densidad de particiones es treinta veces mayor que la de los chips microfluídicos y, a diferencia de los sistemas basados en partículas, no necesita gigantescos volúmenes para manejar grandes cantidades de archivos. Un único casete de ADN puede operar de manera totalmente automática dentro de un volumen de apenas siete litros.
Otra ventaja es la durabilidad de los datos en ADN. Para proteger el material genético, los investigadores recubren cada archivo con una capa de estructuras zeolíticas imidazólicas (ZIF), que actúan como escudo frente al calor, la humedad y la degradación.
👉 Gracias a este recubrimiento, el ADN almacenado podría durar más de 345 años a temperatura ambiente y hasta 20.000 años en condiciones frías, superando en mucho a los sistemas de almacenamiento actuales.
Limitaciones y retos del almacenamiento en ADN
Sin embargo, no todo son luces o, en esta caso, farolillos chinos. El principal talón de Aquiles sigue siendo el coste de la síntesis de ADN: escribir información digital en moléculas sigue siendo muy caro. Aunque los precios han caído en la última década, todavía no permiten pensar en un uso masivo. Los investigadores confían en que en la próxima década los avances en biotecnología abaraten estos procesos y hagan viable la producción de cintas de ADN a gran escala.
Otro reto es la velocidad de lectura y escritura en ADN. Aunque el casete de ADN puede localizar archivos a razón de 1.570 particiones por segundo, el proceso completo de secuenciación sigue siendo más lento que en un disco duro. Para aplicaciones de datos calientes —aquellos que se usan constantemente, como los de un sistema operativo— aún no es competitivo.
En cambio, su potencial para el almacenamiento frío o templado (copias de seguridad, archivos históricos, bibliotecas digitales, registros médicos) es enorme.
Detalle conceptual de una cinta de casete de ADN: la superficie muestra secuencias genéticas y códigos de barras, mientras una doble hélice luminosa simboliza la información digital almacenada en moléculas biológicas. Imagen generada con DALL-E
Futuro del almacenamiento digital: ¿ADN como sucesor de las cintas magnéticas?
La metáfora del casete no es casual: igual que las cintas magnéticas sobrevivieron durante décadas como el soporte más fiable y económico para archivar datos, las cintas de ADN podrían convertirse en la próxima generación de almacenamiento seguro y duradero. Su tamaño compacto, su capacidad descomunal y su estabilidad las convierten en candidatas para resolver uno de los mayores desafíos tecnológicos del siglo XXI: dónde guardar el océano de información digital que producimos a diario.
Imaginemos bibliotecas enteras reducidas a un par de casetes de ADN o archivos clínicos de millones de pacientes conservados de forma segura durante siglos. O un museo digital con toda la historia cultural de la humanidad condensada en un dispositivo del tamaño de una caja de cerillas.
El trabajo de Li y sus colegas no es todavía un producto listo para el mercado, pero sí una prueba de concepto contundente de que este futuro del almacenamiento en ADN es posible. Con más inversión en síntesis de ADN y mejoras en la automatización, los casetes de ADN podrían convertirse en los herederos naturales de las cintas magnéticas.
El ADN como memoria de la humanidad
La historia de la tecnología está llena de soluciones improbables que acabaron dominando el mundo: el silicio, el láser, la fibra óptica. Hoy, el ADN se suma a esa lista. La molécula que la evolución diseñó para almacenar la información de la vida podría ser también la llave para almacenar la información digital de la era moderna.
Quizá dentro de unas décadas, cuando alguien hable de rebobinar una cinta, ya no se refiera a escuchar canciones de los ochenta, sino a recuperar archivos digitales de ADN en un casete futurista. Y entonces, la frontera entre biología y tecnología será aún más difusa de lo que es hoy. ▪️
Fuente: Jiankai Li et al. A compact cassette tape for DNA-based data storage. Science Advances (2025). DOI:10.1126/sciadv.ady3406
