Logran introducir texto dentro de un plástico, literalmente

La información ocupa espacio, y es un problema cada vez mayor. Las cantidades de información que manejamos crece con los años, y cuando antes veíamos un texto impreso, ahora se introducen varias imágenes y links de internet asociados. La informática ha sido clave en la reducción de espacio de la información, inventando discos duros cada vez más pequeños. Nos acostumbramos fácilmente, pero conviene recordar que si la Wikipedia fuera impresa en papel, sería un libro de más de quinientos millones de páginas. Y eso solo en inglés.

Para reducir ese espacio, en informática la información se codifica en forma binaria, formada por unos y ceros, usando zonas magnetizadas que poder reescribir fácilmente. Pero este sistema acabará quedándose pequeño con el tiempo. Por eso algunos científicos se están adelantando al problema, y han empezado a probar a codificar la información dentro de moléculas químicas.

El último avance en este sentido ha sido publicado esta semana, en un estudio de la Universidad de Texas, que han logrado codificar una frase de un libro dentro de un plástico, siendo fácil de leer y escribir.

La naturaleza cambiante

En las últimas décadas ya se ha logrado codificar películas y libros dentro de moléculas. Normalmente se ha hecho con el ADN, las largas cadenas de nucleótidos que forman la información genética del interior de nuestras células.

Para lograrlo, la idea es sencilla. Si queremos codificar un texto, transformamos cada letra y símbolo de nuestro alfabeto en una secuencia única de nucleótidos, que se unirán formando la cadena de ADN. De este modo, como si fuera un mensaje cifrado, podemos recuperar el texto original leyendo la secuencia del ADN.

La ventaja del uso de ADN es que es muy fácil de leer y escribir. Ya tenemos tecnología adecuada para leer y formar secuencias de ADN, que tienen alta precisión y bajo precio. Una de ellas es la PCR, la reacción en cadena de la polimerasa que se ha vuelto popular por su implicación a la hora de detectar la presencia del genoma del coronavirus SARS-Cov-2.

Pero el ADN tiene un problema importante: es muy inestable. Las secuencias de ADN pueden mutar con facilidad y cambiar parte de su cadena. En la célula, existen mecanismos preparados para corregir estos errores a medida que surgen, pero incluso estos sistemas pueden caer en errores si hay demasiado por corregir. El tabaco o la exposición prolongada al sol produce mutaciones en el ADN, que pueden llegar a alterar las células hasta volverlas tumorales.

Si tenemos un libro codificado en una cadena de ADN, las mutaciones espontáneas que sufran provocarán que haya letras del libro que cambien completamente. Unas pocas letras pueden mantener el significado intacto, pero los errores se acumulan en el tiempo, haciendo que el texto pierda su sentido. Por eso, algunos científicos han descartado el uso del ADN y se han centrado en otras cadenas de moléculas que se pueden encontrar en la naturaleza y que son mucho más estables, como los polímeros plásticos.

Una cadena artificial

Los polímeros son cadenas de moléculas, que pueden ser encontradas con facilidad en la naturaleza o podemos fabricarlas de manera artificial. La celulosa del papel, o los hidratos de carbono que comemos, son cadenas de moléculas de azúcares, unidas formando largas cadenas comprimidas. Los plásticos que usamos habitualmente también son polímeros, formados a partir de diferentes moléculas de carbono. Como si fueran piezas de construcción, los químicos pueden crear de manera artificial las moléculas que quieren unir a la cadena del polímero, obteniendo plásticos con diferentes propiedades, como dureza, elasticidad, o color.

Ya que los plásticos son más estables que el ADN, podemos usarlos para almacenar información. Además, tienen la ventaja de tener mucha más libertad que el ADN a la hora de fabricar moléculas diferentes. Esta semana, un equipo de científicos de la Universidad de Texas ha generado su propio sistema para almacenar texto en plástico, creando un polímero formado por 18 oligouretanos diferentes unidos entre sí. Según las diferentes combinaciones de estos componentes, puede codificarse cada letra hasta introducir un texto completo en la secuencia.

El problema de los plásticos es que, a pesar de su estabilidad, no tienen una manera sencilla para ser leídos ni escritos. No hay técnicas similares a la PCR con plásticos que sean fáciles de implementar. Con este nuevo sistema, los científicos crearon a juego un sistema para escribir y leer el texto con comodidad, con la salvedad de que el plástico debe ser destruido para ser leído. Esto hace que el sistema sea útil para información que deba ser almacenada de manera estable, sin necesidad de leerse durante mucho tiempo.

Para demostrar la eficacia de su método, los científicos usaron una cita del libro de Jane Austen, Mansfield Park. Traducida al español, la cita dice: “Si un esquema de felicidad falla, nuestra naturaleza humana busca otro. Si el primer cálculo es erróneo, hacemos un segundo cálculo mejor. Siempre encontramos consuelo en alguna parte.” Los científicos eligieron la frase por la búsqueda de conocimiento y la necesidad de no dejar de explorar. Qué mejor frase para dejarla escrita en un plástico que no se degradará en cientos de años.

QUE NO TE LA CUELEN:

• Como decimos, ya existen otros sistemas previos para introducir información en moléculas biológicas. Podemos encontrar textos codificados en forma de ADN, proteínas y azúcares. Lo innovador de este estudio es el uso de un plástico propio, con un sistema adecuado de lectura y escritura, algo de lo que adolecen otros estudios similares.
• Ya se han planteado usos para esta información codificada. Una de las más prometedoras es su uso como autentificación de documentos. Ya que es un sistema nuevo y complejo, es casi imposible de falsificar. Por ello se plantea su uso en billetes y votos electorales, como un código de barras imposible de falsificar sin dañar el producto original.

REFERENCIAS:

• Dahlhauser, Samuel D., et al. “Efficient Molecular Encoding in Multifunctional Self-Immolative Urethanes.” Cell Reports Physical Science, vol. 2, no. 4, Cell Press, Apr. 2021