Com informações da Science e Nature - 27/09/2011

As mensagens secretas são escritas colocando as bactérias em linhas em uma estrutura de nitrocelulose e ágar, um meio de cultura para que as bactérias não morram.[Imagem: Manuel A. Palacios/Tufts University]

Infobiologia

Cientistas descobriram uma nova forma de codificar mensagens secretas usando bactérias.

Além de ser útil para os espiões, a nova técnica poderá ser usada por empresas para codificar identificadores em sementes, grãos e outros produtos de origem animal ou vegetal.

Tudo começou com o interesse em desenvolver formas de codificar mensagens secretas sem usar equipamentos eletrônicos.

Em 2010, David Walt e George Whitesides criaram um sistema primário desse tipo, que eles batizaram de infofusíveis, e que permitia também a transmissão do código cifrado:

Infofúsiveis: dados são transmitidos quimicamente

Batizada de "infofusível, a descoberta torna possível desenvolver sistemas de informação e processamento que operem em condições nas quais os eletrônicos e as baterias não funcionam.[Imagem: Kim et al./Angewandte]

Informações quentes

Atualmente, as informações são transmitidas usando elétrons. No futuro, tudo aponta para que os dados viajem codificados em fótons.

Mas estas não são as únicas alternativas: as informações também podem ser transmitidas por meio de reações químicas. Ou por uma combinação de algumas dessas técnicas.

George Whitesides e seus colegas da Universidade de Harvard, nos Estados Unidos, desenvolveram um conceito que permite a transmissão de informações alfanuméricas na forma de pulsos de luz - mas luz gerada por fogo, sem a necessidade de eletricidade.

Infofusíveis

Batizada de "infofusível, a descoberta torna possível desenvolver sistemas de informação e processamento que operem em condições nas quais os eletrônicos e as baterias não funcionam.

O material básico do infofusível é uma fita de nitrocelulose sobre a qual são construídos padrões de pontos feitos com sais dos elementos lítio, rubídio e césio.

Ao colocar fogo na fita, a chama viaja queimando os pontos um após o outro - daí o nome infofusível, já que cada fusível deve literalmente queimar-se para transmitir a informação.

O calor faz com que os elementos químicos de cada ponto emitam luz em comprimentos de onda característicos, que podem ser captados à distância por uma câmera ou por um espectrômetro, mesmo durante o dia.

Como os pontos podem conter combinações de três sais diferentes, geram-se sete combinações possíveis de "bits químicos". Uma combinação de dois pontos eleva essas possibilidades para 49 variações (7 x 7), e assim por diante.

Queimando os fusíveis

O primeiro problema enfrentado para tornar a tecnologia prática foi que a chama tendia a se extinguir antes de queimar todos os fusíveis e transmitir todas as informações.

Isso foi resolvido usando um substrato de fibra de vidro, que não conduz calor de forma tão eficiente.

Outro problema é que o fogo percorre a fita rápido demais. "Seria necessário um infofusível de 2,6 km para transmitir dados por 24 horas," explica Whitesides. Isso acontece porque as fitas de nitrocelulose queimam-se a uma taxa de vários centímetros por segundo.

A solução veio na forma de um arranjo de infofusíveis com velocidades de queima diferentes, o que reduziu a velocidade de queima para algo entre 1 e 2 metros por segundo, dependendo do comprimento de cada seção.

Sistema não-elétrico

A configuração final, mais resistente e melhor comportada, permite que a transmissão da informação seja repetida várias vezes, ou que diferentes informações sejam transmitidas periodicamente.

"Nós acreditamos que seja possível desenvolver um sistema não-elétrico e portátil de transmissão de informações que possa ser integrado com qualquer tecnologia moderna de informação," diz Whitesides. "Por exemplo, ele poderá ser usado para capturar e transmitir dados ambientais ou para enviar mensagens para os serviços de emergência."

Naquela época eles usaram sais. Mas seu colega Manuel Palacios teve a ideia de usar bactérias.

Código binário de bactérias

Os fusíveis foram substituídos por colônias de Escherichia coli, cada uma das quais recebeu um gene para codificar uma proteína fluorescente diferente - elas só emitem as cores quando o gene é ativado.

Os pesquisadores então criaram um código binário baseado em cores, cada "bit" sendo formado por um par de bactérias de cores diferentes.

As 7 colônias de bactérias fluorescentes permitem um total de 49 combinações, o suficiente para representar 26 letras e 23 outros caracteres alfanuméricos. [Imagem: Palacios et al./Pnas]

As 7 colônias lhes deram então um total de 49 combinações, o suficiente para representar 26 letras e 23 outros caracteres alfanuméricos.

As mensagens são escritas colocando as bactérias em linhas em uma estrutura de nitrocelulose e ágar, um meio de cultura para que as bactérias não morram.

Nesse momento, como os genes ainda não estão ativados, as bactérias são invisíveis.

Quando o destinatário recebe sua "mensagem bacteriana", tudo o que ele tem a fazer é pressionar o papel de nitrocelulose em uma placa de ágar contendo o composto químico que ativa a expressão das proteínas fluorescentes.

As bactérias começam a brilhar e a mensagem pode ser lida.

O velho truque do antibiótico

E os pesquisadores ainda acrescentaram uma camada extra de segurança para a mensagem secreta.

Em algumas bactérias, eles inseriram genes que as tornam resistentes a determinados antibióticos. Estas bactérias resistentes são as responsáveis por levar a mensagem.

Contudo, as bactérias resistentes são misturadas no papel de nitrocelulose com outras bactérias igualmente capazes de apresentar a fluorescência, mas suscetíveis ao antibiótico.

Se a mensagem cair em mãos erradas, o espião até poderá ativar os genes da fluorescência, mas não conseguirá compreender a mensagem.

Já o destinatário correto, já de posse do antibiótico adequado, matará as bactérias camufladoras e poderá ler a mensagem.

Os cientistas batizaram sua técnica de SPAM (steganography by printed arrays of microbes: esteganografia por matrizes impressas de micróbios).

Fonte: http://www.inovacaotecnologica.com.br/noticias/noticia.php?artigo=infobiologia-mensagem-secreta-bacterias&id=010150110927