{"id":9643,"date":"2016-12-06T09:46:57","date_gmt":"2016-12-06T09:46:57","guid":{"rendered":"https:\/\/kasperskydaily.com\/spain\/?p=9643"},"modified":"2020-06-30T16:23:13","modified_gmt":"2020-06-30T14:23:13","slug":"dna-storage","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.kaspersky.es\/blog\/dna-storage\/9643\/","title":{"rendered":"Los virus: de vuelta a lo b\u00e1sico"},"content":{"rendered":"

\u00bfRecuerdas de d\u00f3nde proviene el t\u00e9rmino virus? S\u00ed, hablo de los virus biol\u00f3gicos, esos por los que los especialistas en seguridad inform\u00e1tica llamaron a los programas inform\u00e1ticos que insertan su propio c\u00f3digo en otros objetos para reproducirse y propagarse<\/a>.<\/p>\n

Es muy probable que pronto este t\u00e9rmino de la tecnolog\u00eda de la informaci\u00f3n retome su significado original. Investigadores de Microsoft y de la Universidad de Washington<\/a> han conseguido almacenar aproximadamente 200 MB de informaci\u00f3n en una muestra de ADN sint\u00e9tico.<\/p>\n

https:\/\/media.kasperskydaily.com\/wp-content\/uploads\/sites\/88\/2016\/12\/05220932\/dna-storage-featured.jpg<\/p>\n

Te preguntar\u00e1s: \u00bfqu\u00e9 conexi\u00f3n hay con los virus biol\u00f3gicos? La analog\u00eda es muy acertada: los virus insertan su c\u00f3digo gen\u00e9tico en el ADN de los organismos infectados, lo que causa que el ADN reproduzca el virus en lugar de sintetizar las prote\u00ednas adecuadas, las cuales son vitales.<\/p>\n

Los virus m\u00e1s agresivos interrumpen los procesos biol\u00f3gicos normales a tal extremo que las c\u00e9lulas mueren y, finalmente, tambi\u00e9n el organismo entero. De forma similar, el malware<\/i> m\u00e1s agresivo puede hacer que la informaci\u00f3n infectada del sistema quede inservible o \u201cmuerta\u201d.<\/p>\n

Por lo tanto, ahora que la humanidad ha empezado a escribir informaci\u00f3n en forma de ADN, quiz\u00e1 haya que empezar a preocuparse por proteger estos datos \u201ca nivel de hardware<\/i>\u201c. Pero, primero, os voy a explicar c\u00f3mo funciona este \u201chardware\u201d<\/i>.<\/p>\n

Dentro del ADN<\/h3>\n

El ADN, que significa \u00e1cido desoxirribonucleico, es la mayor mol\u00e9cula de nuestro organismo y un portador de informaci\u00f3n. Su an\u00e1logo m\u00e1s cercano en inform\u00e1tica son las im\u00e1genes de arranque, las cuales permiten que el ordenador se inicie y cargue el sistema operativo. En muchos casos (con algunas excepciones de las que no hablar\u00e9 en este art\u00edculo), tras la carga del sistema operativo en la memoria, el ordenador abre los m\u00f3dulos ejecutables requeridos para su compatibilidad y para llevar a cabo el trabajo que tiene programado. Del mismo modo, en muchos casos las c\u00e9lulas vivas utilizan el ADN para reproducir los \u201cejecutables\u201d, es decir, las secuencias del ARN (\u00e1cido ribonucleico), las cuales se ocupan de la combinaci\u00f3n de las prote\u00ednas para mantener el organismo y que realice sus funciones.<\/p>\n

Todas las caracter\u00edsticas del organismo, desde el color de ojos y del pelo a desordenes hereditarios, se almacenan en el ADN. Est\u00e1n codificados en una secuencia de nucle\u00f3tidos: bloques moleculares que solo contienen, en la mayor\u00eda de organismos conocidos, cuatro variedades de bases de nitr\u00f3geno: adenina, guanina, timina y citosina. Se les podr\u00eda llamar \u201cbits biol\u00f3gicos\u201d. Como puedes observar, la madre naturaleza ha utilizado un sistema numeral cuaternario para codificar la informaci\u00f3n gen\u00e9tica, a diferencia de los ordenadores fabricados por humanos, los cuales utilizan c\u00f3digo binario.<\/p>\n

Cabe destacar que el ADN ha creado la funci\u00f3n de correcci\u00f3n de c\u00f3digo, es decir, el ADN\u00a0tiene dos hebras de nucle\u00f3tidos, unidas una alrededor de la otra como un cable de par trenzado<\/s> en una h\u00e9lice doble.<\/p>\n

Estas dos hebras est\u00e1n unidas la una a la otra mediante enlaces de hidr\u00f3geno que solo se forman puramente entre hebras definidas de nucle\u00f3tidos, cuando estas se complementan entre s\u00ed, lo que asegura que la informaci\u00f3n cifrada en una secuencia de nucle\u00f3tidos de una hebra se corresponde a una secuencia similar de nucle\u00f3tidos complementarios de la segunda hebra. As\u00ed es c\u00f3mo funciona este mecanismo de correcci\u00f3n de c\u00f3digo: cuando se descodifica o se copia, la primera hebra de ADN se utiliza como una fuente de informaci\u00f3n y la segunda funciona como una secuencia de control. Esto indica si una secuencia de nucle\u00f3tidos que codifica algunas caracter\u00edsticas gen\u00e9ticas ha sido da\u00f1ada en alguna de sus hebras.<\/p>\n

Adem\u00e1s, las caracter\u00edsticas gen\u00e9ticas se cifran en secuencias de nucle\u00f3tidos mediante algoritmos de codificaci\u00f3n redundantes. Para explicar c\u00f3mo funciona en el m\u00e1s simple de los casos, imag\u00ednate que cada caracter\u00edstica hereditaria, escrita en una secuencia de nucle\u00f3tidos, va acompa\u00f1ada de una suma de comprobaci\u00f3n.<\/p>\n

Las secuencias de nucle\u00f3tidos que codifican caracter\u00edsticas gen\u00e9ticas, o genes, llevan 50 a\u00f1os siendo muy estudiadas desde el descubrimiento del ADN. Hoy en d\u00eda, puedes obtener una lectura de tu ADN en muchos laboratorios o, incluso, online<\/i> (mediante 23andme<\/a> o servicios similares).<\/p>\n

C\u00f3mo leen los cient\u00edficos el ADN<\/h3>\n

A lo largo de los \u00faltimos siglos, los cient\u00edficos han desarrollado m\u00e9todos para determinar la estructura de los objetos min\u00fasculos, como por ejemplo la estructura de an\u00e1lisis de rayos X, la espectrometr\u00eda de masas y una familia de m\u00e9todos espectr\u00f3metros. Funcionan muy bien para mol\u00e9culas de dos, tres o cuatro \u00e1tomos, pero comprender los resultados de un experimento con mol\u00e9culas mayores es mucho m\u00e1s complicado, ya que cuantos m\u00e1s \u00e1tomos haya en una mol\u00e9cula, m\u00e1s dif\u00edcil ser\u00e1 comprender su estructura.<\/p>\n

Ten en cuenta que se considera que el ADN es la mol\u00e9cula m\u00e1s grande por una buena raz\u00f3n: el ADN de un haploide de c\u00e9lula humana contiene unos 3 000 millones de pares de base. La masa molecular de un ADN tiene una magnitud algo mayor que la masa molecular de la prote\u00edna m\u00e1s grande conocida.<\/p>\n

En resumen, es un buen mont\u00f3n de \u00e1tomos, por lo que se pueden tardar meses e, incluso, a\u00f1os en descifrar los datos experimentales obtenidos con m\u00e9todos cl\u00e1sicos, incluso con los superordenadores de hoy en d\u00eda.<\/p>\n

Pero los cient\u00edficos han desarrollado un m\u00e9todo de secuenciaci\u00f3n<\/a> del ADN que acelera el proceso. La idea es descomponer las secuencias largas de las bases en muchos fragmentos peque\u00f1os que pueden analizarse paralelamente.<\/p>\n

Para ello, los bi\u00f3logos utilizan maquinas moleculares: prote\u00ednas especiales (encimas) llamadas polimerasas<\/a>. La funci\u00f3n del n\u00facleo de estas prote\u00ednas es copiar el ADN recorriendo la hebra y replicando las bases.<\/p>\n

Pero no necesitamos una copia completa del ADN; en su lugar, queremos dividirlo en fragmentos al a\u00f1adirle los tan conocidos partidores y marcadores (compuestos que dicen a la polimerasa d\u00f3nde empezar y d\u00f3nde terminar los procesos de clonaci\u00f3n, respectivamente).<\/p>\n

Los partidores contienen una secuencia de nucle\u00f3tidos que puede adjuntarse a la hebra del ADN en el lugar que encuentre una secuencia correspondiente de bases complementarias. La polimerasa encuentra el partidor y empieza a clonar la secuencia, cogiendo los componentes de la soluci\u00f3n. Como en cualquier proceso vivo, todo ello sucede en una forma l\u00edquida. La polimerasa clona la secuencia hasta que encuentra un marcador: un nucle\u00f3tido que termina el proceso de creaci\u00f3n de la hebra.<\/p>\n

Pero, hay un problema. Lo polimerasa, la hebra de ADN, los partidores, los marcadores y nuestros componentes est\u00e1n dispersos en la soluci\u00f3n. Por ello, es imposible definir la localizaci\u00f3n exacta d\u00f3nde empezar\u00e1 la polimerasa. Podemos definir solo las secuencias desde y hasta la que vamos a copiar.<\/p>\n

Continuando con la analog\u00eda inform\u00e1tica, podemos ilustrarlo del siguiente modo. Imag\u00ednate que nuestro ADN es una combinaci\u00f3n de bits: 1101100001010111010010111. Si usamos 0000 como partidor y 11 como marcador, obtendremos el siguiente conjunto de fragmentos, colocados en orden de probabilidad decreciente:\u00a00000101011,\u202800001010111,\u20280000101011101001011,\u202800001010111010010111.<\/p>\n

Utilizando partidores y marcadores diferentes, obtendremos todas las secuencias cortas posibles y luego deducir\u00edamos la secuencia larga basada en el conocimiento de lo que est\u00e1 compuesto.<\/p>\n

Puede parecer il\u00f3gico y complicado, pero funciona. De hecho, este proceso alcanza tan buena velocidad porque tenemos m\u00faltiples procesos en paralelo. Se tardan unas pocas horas, poco si lo comparamos con los meses o a\u00f1os (aunque, desde la perspectiva inform\u00e1tica, no es muy r\u00e1pido).<\/p>\n

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DNA engineers, organ breeders, mars colonists & 18 other unbelievable jobs of the future https:\/\/t.co\/8LKIIwFBKx<\/a> pic.twitter.com\/lNvkMeyK9I<\/a><\/p>\n

\u2014 Eugene Kaspersky (@e_kaspersky) August 24, 2016<\/a><\/p><\/blockquote>\n