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La scienza emergente della crittografia del DNA
I biologi molecolari hanno a lungo pensato al DNA come a un dispositivo di memorizzazione delle informazioni. Il corpo elabora queste informazioni con una serie impressionante di macchinari informatici che, dagli anni '90, abbiamo sfruttato per eseguire alcuni dei nostri calcoli.
Il calcolo del DNA potrebbe non essere veloce ma è massicciamente parallelo. Con il giusto tipo di configurazione, ha il potenziale per risolvere enormi problemi matematici. Non sorprende quindi che il calcolo del DNA rappresenti una seria minaccia per vari potenti schemi di crittografia come il Data Encryption Standard (DES).
Ma se il DNA può essere utilizzato per decifrare i codici, può anche essere sfruttato per crittografare i dati. Vari gruppi hanno suggerito di utilizzare la sequenza dei nucleotidi nel DNA (A per 00, C per 01, G per 10, T per 11) proprio a questo scopo. Un'idea è quella di non preoccuparsi nemmeno di crittografare le informazioni ma semplicemente di seppellirle nel DNA in modo che siano ben nascoste, una tecnica chiamata steganografia del DNA.
Ma tutto ciò sembra semplice per Nang King, un ricercatore indipendente che oggi propone un approccio completamente nuovo basato sul modo in cui le informazioni del DNA vengono elaborate all'interno delle cellule. L'elaborazione avviene in due fasi chiamate trascrizione e traduzione.
Nella trascrizione, un segmento di DNA che costituisce un gene viene convertito in RNA messaggero (mRNA) che galleggia fuori dal nucleo e nel corpo della cellula. questo accade solo dopo che le parti non codificanti del gene sono state rimosse e le sequenze rimanenti sono state nuovamente unite.
In traduzione, i computer molecolari chiamati ribosomi leggono le informazioni trasportate dall'mRNA e le utilizzano per assemblare gli amminoacidi in catene proteiche.
Questo è un processo unidirezionale. Le informazioni possono essere trasferite dal DNA a una proteina ma non possono essere riconvertite. Le ragioni sono varie. Come fa questo processo a sapere dove reinserire le regioni non codificanti del DNA che erano state originariamente tagliate o in che cosa sarebbero consistite queste sequenze non codificanti in primo luogo?
L'idea di Nang è che Alice codifichi il suo messaggio nella sequenza originale del DNA e permetta che venga trascritto e tradotto. La proteina risultante è quindi come una chiave pubblica che può essere inviata a Bob attraverso un canale pubblico. Nel frattempo, Alice invia a Bob la chiave segreta che consiste nelle informazioni di cui ha bisogno per riassemblare il DNA come la posizione delle regioni non codificanti che devono essere reinserite.
Nang afferma che questa forma di crittografia è sorprendentemente sicura per una serie di potenti attacchi. Ma sottolinea anche vari punti deboli come il fatto che la crittografia diventa sempre più difficile se vengono utilizzate chiavi più complesse.
Ma di sicuro suscita l'interesse. E come arma aggiuntiva nell'arsenale del crittografo, è sicuramente un'idea degna di ulteriori studi.
Rif: arxiv.org/abs/0903.2693 : Un metodo di pseudocrittografia del DNA