LECTURA / ESCRITURA:

Ya tenemos claro lo que es una proteína y cómo podemos hacer para modificarla a nuestro antojo. Una vez en este punto podemos hablar de QUÉ tipo de proteínas son las que se están usando en la fabricación de estos discos.

Existen unas bacterias llamadas Halobacterias, nombradas así por su capacidad de vivir en entornos donde la concentración imposibilita la existencia de cualquier otra forma de vida, que poseen en su código genético la información para crear unas proteínas llamadas Bacteriorodopsina. Podríamos decir que esta proteína es la "versión bacteriana" de una proteína animal llamada Rodopsina, que tiene unas propiedades muy interesantes. Cambia de forma cuando un fotón incide sobre ella, por lo que es usada en muchos sistemas animales de visión, como en los bastones de la retina humana.

Recordamos que una proteína no es funcional hasta que su estructura se pliega en el espacio adoptando una determinada forma, y que tan importante es para una proteína su composición como su forma final, pudiendo tener diferentes formas estables entre las que poder alternar, cada una con funciones o propiedades diferentes. La "versión" bacteriana de esta proteína, la bacteriorodopsina, también tiene unas propiedades curiosas, es capaz de cambiar de color cuando le incide un fotón, o cuando lo que incide sobre ella es un LÁSER.

La Bacteriorodopsina cambia de forma cuando es excitada por la luz o un haz láser, de entre las 2 formas estables que le son conocidas, con dos picos de absorción/emisión de luz diferentes (azul y verde).

Ya en el 2003 el laboratorio de Astrobiología de la NASA empezó a interesarse en el potencial de esta proteína, como podemos ver en esta publicación del NAI (NASA Astrobiology Institute). En la actualidad se está investigando en su uso para Retinas Artificiales, como se puede ver en esta publicación.

Mutante br-192:

La mutación br-192 permite 100.000 ciclos de lectura/escritura, garantiza un vida media de la proteína de 10 años, da excelentes respuestas ópticas situada tras superficies poliméricas, da unos tiempos de reacción fotoquímica del orden de picosegundos, y permite arquitecturas multicapa.

Esto quiere decir que en la naturaleza esta proteína se excita a un estado de alta energía y vuelve a su forma original en el orden de milésimas de segundo, pero gracias a esta mutación, una vez excitada la proteína permanece en su estado de alta energía durante 10 años.

Las diferencias en longitud de onda de su fluorescencia, en función del estado en que se encuentre, son las que nos permiten identificar en qué estado se encuentra la molécula, excitado o no excitado. Ya tenemos una "memoria ROM" capaz de dar dos estados diferenciables (asociables a 1 o 0) que permanece inalterable durante 10 años.

En fermentadores estándar de 2000 litros se puede obtener br-192 a razón de 42$ por gramo, lo que unido al bajo peso de una molécula que puede tener una masa del orden del centenar de KiloDaltons (1 dalton son 1'66053886e-27 Kg, para hacerte una idea de lo pequeño que es esto visita esta página), se consiguen unos costes de producción muy inferiores a los de cualquier otro medio de almacenamiento actual, sobre 0.001$ por Megabyte.

La escritura, por el momento y hasta que no avancen más las investigaciones es única. Se realiza mediante la excitación de la Bacteriorodopsina por 2 fotones a través de un haz láser, y no puede eliminarse la información almacenada.

La lectura se realiza mediante un haz de luz de baja intensidad, que induce la fluorescencia de la molécula sin llegar a excitarla. Ésta al ser expuesta al haz de luz emite un fluorescencia en una determinada longitud de onda que puede ser identificada para saber en qué estado se encuentra la molécula que está siendo iluminada.

Todo esto unido a la tecnología Zen de división de rayos láser, que permite la lectura/escritura en paralelo, y que se pretende incorporar a la lente, da velocidades de lectura/escritura muy superiores a las de otros dispositivos como DVD, Blue-Ray o HD-DVD.

Estamos ante un dispositivo de almacenamiento (ROM por el momento) con un coste de producción muy por debajo del coste de un dvd, con una asombrosa capacidad que roda los 50 Terabytes, y con velocidades de lectura muy superiores a las de otros sistemas ópticos.

Aquí puedes ver un gif animado que ilustra el cambio de forma de una rodopsina cuando le incide un fotón con la suficiente energía, así como un esquema del divisor de haces láser Zen, y una foto de la bacteria productora de esta proteína hecha al microscopio electrónico.

Esta animación muestra el cambio estructural de una Rodopsina cuando un fotón incide en su estructura.

Para saber más a cerca la Rodopsina y la visión humana puedes visitar este enlace.

Para saber más sobre las bacterias, y sobre muchos temas más relacionados con la Biología puedes visitar esta gran página.

Aquí podemos ver una fotografía al microscopio electrónico de una halobacteria, en concreto la Halobacterium salinarium. Una de las bacterias productoras de esta proteína.