Immaginate di poter conservare l’intera biblioteca nazionale di Firenze, la più grande d’Italia, in una goccia d’acqua. Ora immaginate che quella stessa goccia possa anche risolvere equazioni complesse. Per la prima volta, gli scienziati hanno creato un sistema che non solo archivia dati, ma li elabora anche. E tutto questo in uno spazio più piccolo di un granello di sabbia, grazie ai nanomateriali.
Dai nanomateriali un salto quantico nell’informatica biologica
In un laboratorio della North Carolina State University, un team di ricercatori guidato dal professor Albert Keung ha appena compiuto un passo da gigante nel campo dell’informatica molecolare. Per la prima volta, hanno dimostrato che è possibile creare un sistema basato sul DNA capace non solo di archiviare dati, ma anche di elaborarli. È come se avessero miniaturizzato un intero data center in una molecola.
Albert Keung
Dalla doppia elica al doppio ruolo
Fino ad ora, l’idea di utilizzare il DNA per l’archiviazione dei dati era già stata esplorata. Dopotutto, la natura usa questa molecola per conservare le istruzioni della vita da miliardi di anni. Ma c’era un problema: una volta scritti i dati, come elaborarli?
Keung e il suo team hanno trovato la risposta nei nanomateriali: uno in particolare chiamato “dendricolloide”. Questo nanomateriale, che assomiglia a un groviglio microscopico di rami, fornisce l’impalcatura perfetta per il DNA. È come se avessero creato un “parco giochi molecolare” dove le sequenze di DNA possono essere scritte, lette, cancellate e riscritte a piacimento.
Un computer grande quanto una gomma da matita
“Potresti inserire i dati di mille laptop in uno spazio grande quanto una gomma da matita”, spiega Keung con un entusiasmo contagioso. E non stiamo parlando solo di archiviazione statica. Questo sistema può eseguire calcoli, risolvere problemi e persino giocare a scacchi. Tutto questo in uno spazio così piccolo che fareste fatica a vederlo senza un microscopio.
Il segreto sta nella struttura unica dei nanomateriali usati, i dendricolloidi. Orlin Velev, co-autore dello studio (che vi linko qui), li descrive come “strutture polimeriche che si ramificano dal microscala al nanoscala, creando una rete di fibre nanometriche”. Questa struttura fornisce un’enorme superficie su cui depositare il DNA, senza sacrificare la densità dei dati.
Ma la vera magia accade quando si inizia a manipolare questo DNA. Grazie a tecniche innovative, i ricercatori possono copiare, cancellare e riscrivere informazioni direttamente sulla superficie del materiale. Un hard disk biologico che può anche fare i calcoli.
Dalla teoria alla pratica: sudoku e scacchi molecolari
Per dimostrare le capacità di questo sistema, i ricercatori lo hanno messo alla prova con problemi di sudoku e scacchi. E indovinate un po’? Il nostro piccolo genio molecolare li ha risolti senza battere ciglio.
Ma non è tutto. I test suggeriscono che questo sistema potrebbe conservare dati in modo sicuro per migliaia di anni. Sarebbe una capsula del tempo digitale in grado ei sopravvivere alla nostra civiltazione.
Nanomateriali, il futuro è microscopico (e un po’ umido)
Questa tecnologia, che i ricercatori hanno battezzato “motore primordiale di archiviazione e calcolo del DNA”, potrebbe rivoluzionare il modo in cui pensiamo all’informatica.
Kevin Lin, primo autore dello studio, sottolinea l’importanza di questa scoperta: “Possiamo eseguire l’intera gamma di funzioni di archiviazione e calcolo dei dati del DNA. Inoltre, abbiamo scoperto che quando depositiamo il DNA sul materiale dendricolloide, il materiale aiuta a preservare il DNA”.
Keung paragona questa scoperta alla creazione di ENIAC, il primo computer elettronico generalista. “Volevamo sviluppare qualcosa che ispirasse il campo dell’informatica molecolare”, dice. “E speriamo di averlo fatto”.
Conclusione: quando la natura batte (ancora e sempre) la tecnologia
In un’epoca in cui la corsa alla miniaturizzazione dei computer sembra aver raggiunto i suoi limiti fisici, la natura ci offre una via d’uscita inaspettata. Il DNA, la molecola che ha codificato la vita per miliardi di anni, potrebbe essere la chiave per sbloccare la prossima rivoluzione informatica.
Quali saranno le possibili applicazioni future. Computer biologici impiantabili? Archivi di dati che sopravvivono a ere geologiche? Intelligenze artificiali basate sul DNA?
Una cosa è certa: la prossima volta che guarderete una goccia d’acqua, ricordatevi che potrebbe contenere non solo il segreto della vita, ma anche il futuro dell’informatica. E forse, giusto per sicurezza, evitate di asciugarvi troppo energicamente dopo una nuotata. Non vorrete mica cancellare accidentalmente mille biblioteche, vero?
L’articolo Nanomateriali: il DNA ora “pensa” e “ricorda”, una prima mondiale è tratto da Futuro Prossimo.
Tecnologia, computazione, DNA
