Caro ingegnere malvagio: potrei contrabbandare segreti militari nel mio DNA?

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Di Hilary Lamb

Pubblicato giovedì 13 luglio 2023

Questo mese, l'Ingegnere del Male consiglia una spia alla ricerca di una forma discreta di archiviazione dei dati.

Caro ingegnere malvagio,

Sono un doppio agente che opera per conto di [redatto]. Dopo 15 anni di lavoro nella struttura tecnologica di difesa di uno stato ostile, sono stato finalmente preso abbastanza confidenza da sequestrare una quantità di dati sensibili, che ho copiato su una chiavetta USB da 32 GB per tornare nel mio paese d'origine [redatto]. Tuttavia, sono stato informato che il controspionaggio è stato allertato sulle mie attività e non sono sicuro del modo migliore per riportare questi dati oltre confine: sicuramente tutti i miei dispositivi elettronici verranno perquisiti.

Ho sentito che i dati possono essere archiviati in altre forme, incluso nel DNA. Potrei conservare questi segreti di difesa nel mio DNA e trasportarli così oltre confine senza essere scoperto?

Il tuo,

Una spia

Caro cattivo,

Grazie per la tua lettera rivelatrice. Non spetta a me avvisare le autorità delle tue attività – sono solo un ingegnere malvagio che aiuta i bisognosi – quindi passiamo direttamente alla risposta alla tua domanda. Potresti infatti usare il DNA per trasportare 32 GB di dati oltre confine, anche se non nel tuo corpo.

L’archiviazione dei dati del DNA è un’entusiasmante tecnologia emergente che mira a utilizzare l’eccezionale capacità naturale di archiviazione dei dati del DNA. Implica la codifica di dati binari (0 e 1) in sequenze di basi nucleotidiche (A, C, G, T), quindi la sintesi del DNA con quella sequenza. Questo viene memorizzato fino al momento del bisogno, quando il DNA viene sequenziato, quindi decodificato nuovamente in formato binario leggibile su un computer.

L’archiviazione dei dati del DNA è stata sperimentata per molti decenni (in particolare, nel 1988, l’artista Joe Davis inserì un piccolo pezzo di DNA sintetico contenente una semplice rappresentazione visiva dei genitali femminili in cellule vive di E. coli – ogni organismo conteneva molte copie, che potrebbe essere sequenziato e decodificato per riprodurre l'immagine). È decollato davvero negli anni 2010 con un paio di articoli epocali.

Uno, condotto da accademici di Harvard, descriveva la codifica di un libro di 50.000 parole e altri media nel DNA, semplicemente mappando i bit uno a uno con le basi. L'altro, condotto da scienziati dell'Istituto europeo di bioinformatica, ha dimostrato che è possibile archiviare, recuperare e riprodurre dati dal DNA con una precisione minima del 99,99%, grazie a un innovativo schema di correzione degli errori. Questi documenti dimostrarono che era effettivamente possibile immagazzinare notevoli quantità di dati nel DNA e rileggerli.

Da allora, elementi sempre più grandi sono stati immagazzinati nel DNA, incluso l'intero testo della Wikipedia in lingua inglese e un episodio di "Biohackers" di Netflix. Altri progressi includono l'esecuzione di operazioni di elaborazione dei dati direttamente sul DNA con processi chimici, l'automazione del processo e la protezione dei dati da errori, ad esempio intervallando nucleotidi di "sincronizzazione" per facilitare la ricostruzione.

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Questa modalità di archiviazione dei dati è interessante perché è incredibilmente efficiente in termini di spazio: in teoria è possibile archiviare un exabyte nel volume di un granello di sabbia. Il DNA è anche efficace nel conservare le informazioni per periodi di tempo estremamente lunghi – migliaia o addirittura milioni di anni nelle giuste condizioni (nel 2021, i ricercatori hanno sequenziato con successo il DNA di un mammut di 1,2 milioni di anni). Sebbene il suo utilizzo pratico sia attualmente limitato da costi elevati e tempi di lettura e scrittura lenti, si stanno facendo progressi su questi fronti ed è realistico aspettarsi di vedere l’utilizzo dello storage basato sul DNA e ibrido in un futuro non troppo lontano per i dati a cui non è necessario accedere frequentemente.

Quindi, questo è lo stato promettente della tecnologia. Naturalmente sei interessato alla possibilità di memorizzare informazioni nel tuo corpo. La buona notizia è che è possibile memorizzare dati negli organismi viventi. Nel 2021, i ricercatori della Columbia University hanno pubblicato un articolo che descrive come hanno utilizzato CRISPR per memorizzare informazioni nei geni attivi di E. coli: hanno codificato 72 bit nel DNA per scrivere "Ciao mondo!". Anche dopo averli mescolati con normali microbi del terreno, sono riusciti comunque a sequenziare il DNA ed estrarre il messaggio.