Buscan sustituir microcircuitos de silicio por bacterias para sistemas computacionales

Agencia ID/DICYT Sustituir los actuales microcircuitos de silicio y cobre por organismos vivos tales como las bacterias para ser empleados en sistemas computacionales, es uno de los retos de Eduardo Santillan Zeron, científico del Centro de Investigación y de Estudios Avanzados (Cinvestav).

De acuerdo con el investigador del Departamento de Matemáticas del Cinvestav, en el futuro existirán biocomputadoras, cuya información no se trasmitirá por impulsos eléctricos como actualmente sucede, sino a través de mensajes químicos, por lo que para alcanzar este tipo de tecnología, se ha dado a la tarea de desarrollar osciladores biológicos, es decir, sistemas que mandan señales en determinados lapsos de tiempo.

Explicó que en la naturaleza hay muchos osciladores, por ejemplo, el constante latido del corazón y el mecanismo de sueño y vigilia (llamado ciclo cicardiano) de los animales superiores.

“Sin embargo esos sistemas sólo existen naturalmente en organismos multicelulares. La idea general de nuestro proyecto es obtener y cultivar bacterias que al recibir una señal química liberen una substancia, una proteína por ejemplo, en ciclos determinados de tiempo”.

Para el matemático, recientemente galardonado con el Premio de Investigación de la Academia Mexicana de Ciencias en el área de Ciencias Exactas, uno de los principales retos para lograrlo consiste en introducir por medio de una modificación genética un sistema de “apagado y encendido” dentro de dicho microorganismo; ya que los microbios no lo poseen de manera natural, ellos nunca duermen, ni descansan ni se detienen.

Este proyecto de investigación, dijo, requiere de varias etapas, una de ellas consiste en construir modelos matemáticos y utilizar simulaciones aleatorias para establecer el tipo de gen que se debe implantar en las bacterias para establecer las bio-oscilaciones.

Una vez que se obtiene el modelo adecuado, es necesario encontrar las piezas básicas (genes) y armarlas en el orden correcto, para ello, se recurre a biólogos experimentales a fin de saber si ya se conoce algún gen con las características buscadas. Finalmente se realiza la modificación genética.

“Aunque se escuche sencillo, la tarea es sumamente compleja, pues primero se debe desarrollar un modelo matemático adecuado que muestre las oscilaciones deseadas, ni demasiado rápidas, ni demasiado lentas”, detalló el también Investigador Nacional nivel II.

Un segundo reto, abundó, es que lo simulado sea compatible con la propia naturaleza de la bacteria, por ejemplo, ya una vez encontramos un gen y una proteína que se requiere para el desarrollo del bio-oscilador.

Por eso, durante algunas pruebas realizadas por su grupo de investigación, “resultó que al momento de intentar introducir los cambios en la bacteria, que en nuestro caso es la Escherichia coli, la molécula de proteína era demasiado grande y nos fue imposible hacerla pasar a través de la membrana celular, es decir, la barrera natural que separa el interior del microorganismo del medio ambiente. Así que desde este momento estamos buscando otras alternativas más prometedoras”, afirmó Santillan Zeron.