Cómo perpetuar un mensaje eternamente

¿Qué harías si fueras el responsable de mantener un mensaje hasta el final de los días del Universo? Este planteamiento con aire un tanto épico y, por qué no, romántico, es sin duda todo un reto tanto para la ciencia como para la ingeniería, puesto que nos lleva ante los límites mismos de la física, la química y los procesos de digitalización de la información.

Inicialmente podemos pensar que sería una buena idea grabar esta información en un formato digital como un CD, DVD o lápiz de memoria y lanzarlo al espacio para evitar que cuando la Tierra sea absorbida por el sol dentro de unos 5.000 millones de años el mensaje se destruya.

Lo cierto es que esta solución no sería viable puesto que la misma radiación a la que se ve sometido el objeto en su viaje al espacio haría que las delicadas capas de material magnético o de transistores de silicio usadas para el almacenamiento de la información se degradaran en un intervalo de tiempo que podría variar de cientos a miles de años, dependiendo del material externo con que se protegiera ese satélite.

Este proceso de degradación por radiación es debido a la energía liberada por las distintas estrellas en los procesos de fusión atómica. En ellos se generan los llamados rayos cósmicos compuestos mayoritariamente de ondas gamma que pueden, ‘literalmente’ traspasar cualquier tipo de materia y de cualquier grosor, ya que su longitud de onda (su tamaño) es menor que el mismo átomo, lo que hace que viajen por el vacío sin ser molestadas por la materia hasta que se chocan con ella y le transmiten parte de su energía, haciendo que ésta se degrade en el proceso.

Aunque usáramos un medio físico más estable como una plancha de acero para codificar el mensaje y lanzáramos esa plancha al espacio, nunca se salvaría de la degradación producida por las nubes de micrometeoritos. Hablamos de millones de partículas de diámetro mínimo (micrómetros) que avanzan por el espacio a velocidades que llegan a los 50km/s agujereando todo lo que se pone en su camino. En la imagen podemos ver el impacto de este polvo cósmico en las capas externas de una de las naves usadas por la NASA . (Más información en “Handbook of Environmental Degradation of Materials“, una de las obras maestras sobre la estabilidad de los materiales en el espacio escrita por Myer Kutz).

Para comprender la inestabilidad de la materia a lo largo de intervalos de tiempo largos, en la Tierra existe un término denominado meteorización, que explica cómo las rocas son destruidas continuamente debido tanto a factores físicos como químicos. Pensemos que en sólo un breve instante de la Tierra (50 millones de años), suceden acontecimientos como el nacimiento del Everest o el cambio completo de la morfología en un paisaje.

¡Ojo!, esto no quiere decir que los átomos sean inestables. Sólo los isótopos lo son. Los átomos por sí mismos sí son estables, sin embargo, las estructuras complejas formadas de sus combinaciones no lo son. Esto explica por qué un diamante es extremadamente delicado y se destruye con facilidad y sin embargo los átomos de carbono que lo forman se mantienen intactos.

También se podría pensar en la transmisión del mensaje mediante el uso de ondas electromagnéticas o incluso fotónicas, pero de nuevo tenemos el problema de que no seríamos capaces de mantener su emisor sin que se degradara. Este se descompondría por las mismas razones que lo haría la plancha de acero del caso anterior. Por otro lado, tampoco seríamos capaces de generar una onda tan potente como para que sobreviviera miles de millones de años viajando por el Universo. Sólo las explosiones de los grandes astros provocan una disipación de energía capaz de generar radiación de fondo.

Pero entonces…, si la materia en forma compleja y las ondas no son estables, ¿qué lo es?

Lo primero que tenemos que preguntarnos es qué es lo que ha permanecido estable en la Tierra mientras todo lo demás se degradaba, cambiaba y desaparecía. Y la respuesta es clara: la vida. Las primeras formas de vida surgieron hace unos 4.000 millones de años, sólo 600 después de que se forjara el planeta; y esas primeras formas de vida en forma de estructuras de ADN se han mantenido estables desde entonces. Pero, ¿qué es lo que hace al ADN eterno?

Como podemos imaginar, el ADN no es más fuerte ni estable que una roca, ni siquiera que una hoja de papel; el ADN, como todas las estructuras formadas por moléculas orgánicas, es fácilmente degradable y se mantiene intacto sólo en un entorno muy controlado; sin embargo, porta en su interior algo que el resto de la materia no tiene: el potencial de replicación.

Lo que se valora del ADN no es “lo que es” sino su intención o potencial por “llegar a ser”, “por mantenerse”. El ADN – junto con su ejército de genes – en realidad de lo que se encarga es de dotar al ser que genera de los recursos necesarios para asegurar un abastecimiento energético que en una última instancia permita la replicación, es decir, el mantenimiento de la información de este mensaje genético.

Para entender esto hay que ver el ADN como un mensaje, como información pura y dura. Peter B. Medawar, premio Nobel de Medicina (1960), ya pensaba así y definía los virus de la siguiente forma: “los virus son un mensaje de malas noticias envueltas en una cápside de proteínas”. Y extrapolando esta definición podemos hablar de la vida como la fuente de información compleja más duradera que ha existido jamás.

Para entender cómo se transforma el ADN en información digital veámoslo como una secuencia enorme de la forma: ATGCTAG… que se genera usando 4 tipos de ácidos nucleicos: adenina, timina, guanina, citosina. Para pasar esto al sistema binario simplemente tenemos que asignar una combinación de unos y ceros usando 2 dígitos (2 bits).

  • Adenina  =   A  = 00
  • Timina    =   T  = 01
  • Guanina  =  G  = 10
  • Citosina   =  C  = 11

De esta forma, la secuencia anterior se transformaría en: 00-01-10-11-01-00-10, y la podríamos guardar en cualquier sistema computacional, puesto que ya la tenemos en nuestro alfabeto de dos símbolos (que es a lo que nos referimos cuando hablamos de “digitalización”).

El paso de la codificación de ADN real a digital es algo que ya se conocía, lo que es realmente novedoso, y lo que ha supuesto un hito en la ciencia, es el paso contrario. Esto lo consiguió el el equipo liderado por Craig Venter, uno de los padres de la genética moderna y precursores de la decodificación del genoma.

Lo que ha conseguido Venter ha sido crear ADN real a partir de un modelo (un mensaje) generado en un ordenador. Este ADN “virtual” ha sido creado copiando el ADN de la bacteria Mycoplasma mycoides y añadiéndole información extra, (nuevas letras al mensaje denominadas watermarks). Esta nueva información en forma de pares de bases ha sido posteriormente trasplantada a otro tipo de bacteria Mycoplasma capricolum que tiene una tasa de replicación mayor, lo cual facilitó el experimento.

En la imagen podemos ver fragmentos del ADN “digital” insertados dentro del genoma de Mycoplasma capricolum, concretamente una secuencia de 100.000 bases (100kb) de un total de 500kb que fueron trasplantadas a partir de su generación en cultivos de levaduras y de técnicas de amplificación por reacción en cadena de la polimerasa (PCR). (Para mayor información sobre el proceso, dejo el enlace al artículo publicado en Science, que es de acceso público: Creation of a Bacterial Cell Controlled by a Chemically Synthesized Genome).

El resultado es más que sorprendente. ¡El nuevo mensaje insertado se autorreplica!, es decir, ha adquirido el potencial de supervivencia del que hablábamos al principio. En la imagen podemos ver algunas de las bacterias generadas con la codificación de este nuevo ADN junto con la información extra añadida.

Cierto es que en este caso el mensaje generado ha coincidido con las cadenas de genes, es decir, con las secuencias de ADN que llegan a expresarse. Sin embargo, pensemos que en muchas de las células de los seres vivos el ADN basuraADN no codificante – representa el mayor porcentaje, llegando en algún caso a constituir un 90% del total. Esto nos da un espacio valiosísimo para la inserción de información extra que jamás interferirá con la expresión de los genes, puesto que se encuentra en zonas de no generación (para ser precisos siempre se tienen que respetar las zonas limítrofes entre genes del ADN basura, ya que contienen secuencias que anuncian la llegada a los fragmentos de información de esos genes y son útiles en el proceso de replicación).

Volviendo a nuestro propósito, de cómo conseguir generar el mensaje más duradero de la historia, el siguiente paso sería crear secuencias repetitivas del mensaje a insertar, de forma que cuando surjan las variaciones debidas a los fallos en el proceso de replicación se pueda reconstruir el mensaje original comparándolas entre ellas. Por ejemplo, si queremos codificar el mensaje: “deus ex machina” lo escribiríamos varias veces seguidas, de forma que cuando se quisiera descifrar, se pudieran comparar secuencias entre sí aunque existieran errores en algunos caracteres insertados. En el ejemplo en cada una de la secuencias existe un error, pero por comparación entre ellas podemos reconstruir el mensaje original.

  • xeus ex machina”
  • “deus et machina”
  • “deus ex machink

Como último paso, una vez codificado nuestro mensaje en las secuencias de ADN digital y trasplantado éste a las bacterias receptoras, se pasaría al proceso de creación de las primeras colonias y éstas serían esparcidas por el espacio en todas las direcciones, de igual forma que en su día se transportó el material genético mediante la hipótesis de la panspermia.

Nota del autor: La finalidad del presente artículo es difundir distintos conceptos científicos de manera amena enmarcados dentro de una historia plausible a nivel teórico pero obviamente inabarcable a día de hoy a nivel técnico.

Autor del artículo:  David Gascón

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19 respuestas a Cómo perpetuar un mensaje eternamente

  1. javier dijo:

    Se sube a la nube 😛

  2. Ramon Manuel dijo:

    Se puede decir más alto, pero no mas claro. Enhorabuena, excelente articulo

  3. Armando Grijalva dijo:

    Muy buen artículo. Sugerirè a otros compañeros

  4. Dany dijo:

    Muchas gracias por el artículo.La ciencia además de útil es entretenida.Saludos

  5. Eloisa Díaz dijo:

    ¿Qué harías si fueras el responsable de mantener un mensaje hasta el final de los días del Universo?
    Construiría las tres pirámides de Egipto.
    Cuando el sabio apunta hacia las pirámides con el dedo… el necio ve tres tumbas…

  6. Una cosa:

    plausible.
    (Del lat. plausibĭlis).
    1. adj. Digno o merecedor de aplauso.
    2. adj. Atendible, admisible, recomendable. Ejemplo: Hubo para ello motivos plausibles.

    Opino que tu artículo es plausible, atendible, admisible y recomendable, pero creo que deberías haber utilizado la palabra “posible” en tu último párrafo.

  7. Juan dijo:

    Buen artículo pero estamos en lo mismo. El ADN muta en las replicaciones y si hay radiación como en el espacio más todavía. Al final no se podría recuperar el mensaje original por muchas veces que lo replicaras. Pasaría como los códigos CRC, llega un momento en el que el número de errores es tan grande que no se puede recuperar la información.

  8. Propietario dijo:

    ¿Y alguien ha mirado si actualmente en el adn hay algún mensaje de hace millones de años?

  9. Pingback: Cómo perpetuar un mensaje eternamente

  10. horv dijo:

    2OFFTOPIC: hay un error en los vínculos de la sección “Otros posts del autor”, que tienen el formato http://blogs.heraldo.es/?p=XXX, cuando deberían ser http://blogs.heraldo.es/ciencia/?p=XXX.

    Un saludo.

  11. Pilar Perla dijo:

    Ya está solucionado. Muchas gracias, Horv.

  12. Defenestrao dijo:

    No se mucho de genetica pero decir que el 90% del genoma es BASURA y, por tanto, sustituible por secuencias geneticas creadas por el hombre me parece, cuanto menos, irresponsable. Por lo que se ese 90% de genoma basura son vestigios del genoma de diferentes virus y bacterias. Y, digo yo, si están estaran para o por algo luego meterse así, de lleno, diciendo que deveriamos (cuando la tecnologia lo permita) reescribir nuestro código genético; esto es meterse en el terreno de diosquenoexsiste.
    No me confundan, no soy ningún fanático ni nada parecido, solo queria decir que la evolución acumulo en nuestro genoma secciones de código de otras especies y ahora nos la desprestigiamos diciendo desde nuestra infinita ignorancia que el 90% del genoma es basura porque no sabemos lo que hace (o si hace algo).
    PS: buen articulo, completo, citando fuentes y bastante explicativo.

  13. Defenestrao dijo:

    deberíamos, siento la errata

  14. Oriol dijo:

    @Defenestrao: aunque ALGUNAS especies (de bacterias, principalmente) tengan un porcentaje enorme de ncDNA, (non-coding DNA o ADN que no se codifica), esto no significa que éste sea inútil. En primer lugar, y suponiendo que realmente NO sirva para nada, el hecho de tener un fragmento de ADN de 10.000 pares de bases de longitud, si únicamente 1.000 de ellos contienen información vital para el organismo, parece lógico afirmar que éste será mucho más resistente a las mutaciones, ya que en caso que se produzcan, es estadísticamente casi seguro que no afectarán su viabilidad.

    Por otro lado, el ncDNA tiene otro tipo de utilidad. En ciertos casos, esta “basura” lo que está haciendo es marcar una distancia entre un iniciador de copia y el fragmento que va a copiarse, de modo que cuanto más lejos de la distancia óptima se encuentre, con menos frecuencia se va a producir la replicación. En estos fragmentos sí podría añadirse cierta cantidad de datos.

    Otro detalle importante: hay que tener mucho cuidado con qué escribimos en ese ADN, ya que muchas combinaciones de bases podrían interferir con el funcionamiento del organismo.

  15. Jorge dijo:

    Yo tengo la solucion, pero puede que no sea viable (economicamente) ni deseable. Nada dura eternamente, pero si talláramos un planeta, por ejemplo, la Tierra (la tenemos mas cerca…) con un mensaje inmenso, con las letras del tamaño de las montañas… o más aun, arrancandole trozos a la tierra del tamaño de un continente, aunque eso, provocaria consecuencias inimaginables….buff, no sé…. me rindo…

  16. Daniel Moreno dijo:

    Oriol 100% de acuerdo contigo… las regiones no codificantes son imprescindibles para que las mutaciones en las zonas codificantes sean inferiores, pura estadística y biología de primero de carrera. Por otra parte se comentaba por arriba la posibilidad de modificar determinadas regiones del DNA humano. Es cierto que puedes hacerlo, pero posiblemente la interacción genética, y por lo tanto la regulación protéica y génica se vea alterada de manera que no sea viable esa forma de vida. Si introduces una secuencia que codifica para determinada proteina y deleccionas la region en concreto, es decir, quitas un trozo para meter otro, es difícil predecir que puede suceder en todos los aspectos, de aquí que los experimentos de genómica se lleven a cabo en modelos in vivo a escala laboratorio…
    De todas formas el artículo es una pasada… una maravilla!!! Futurista un poco y surrealista, si todo fuera tan fácil como en primera instancia parece… y mas cuando hablamos de ciencia, cada resupuesta genera dos preguntas! Cuidense!

  17. Jose Luis Cuervo dijo:

    Muchas gracias por la divulgación, es extasiante.

    La ambicion del ser humano es infinita, nunca se sabe. Seguimos rompiendo barreras que eran infranqueables. Ojalá llegue a verlo.

  18. El titular es reiterativo, perpetuar quiere decir que es para siempre, sobra el “eternamente”.

  19. Julia dijo:

    La imagen de galaxias, estrellas, la radiación que llega de los confines de lo material, está ahí y me parece mas longeva o duradera que los códigos del ADN. ¿O no he comprendido algo?

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