Enseñan a bacterias a 'leer' en código morse

Un proyecto del Instituto de Biología Integrativa de Sistemas de la Universidad de Valencia (I2SysBio, UV-CSIC) investiga con bacterias modificadas genéticamente para que aprendan a decodificar un mensaje, con el fin de que aprendan a «leer» el código morse, como paso previo al uso de organismos vivos en computación.

Se trata del primer paso para utilizar la naturaleza como un superordenador, creando redes neuronales de organismos vivos conectados entre sí, «como en el planeta Pandora de Avatar», como han explicado desde la Universidad. El proyecto aplica la ingeniería genética a bacterias para hacerlas capaces de reaccionar a un estímulo asociado a una señal de un código lingüístico.

La idea que ha motivado el proyecto es comprobar si seres vivos como las bacterias pueden crear redes neuronales que les permitan tener inteligencia artificial.

La computación biológica es la rama de la ciencia que estudia cómo utilizar elementos de la naturaleza para procesar y almacenar información. Como cualquier otra rama de la computación, se basa en la combinación de un hardware o unidad física –en este caso, las células vivas– y un software.

En este caso, una población de bacterias de la especie Escherichia coli ha sido modificada genéticamente para que reaccione a una determinada señal y proporcione «una computadora que no necesita software».

Según el director del Laboratorio de Biología Sintética De Novo en el I2SysBio y responsable del proyecto, Alfonso Jaramillo, «estas bacterias son capaces de aprender gracias a que se les ha incorporado una memoria en sus genes».

En concreto, el principio que aplican los investigadores se basa en la Física, en el fenómeno conocido como resonancia: «Las partículas que componen la materia poseen una frecuencia de vibración característica».

«Si se actúa sobre ellas con una frecuencia igual, estas vibrarán con la amplitud máxima posible», ha explicado Jaramillo, cuyo equipo trabaja en modificar algunos genes de las bacterias para que reaccionen ante una señal, en este caso un pulso químico con una duración temporal concreta como las señales del código morse.

Las «instrucciones» de la resonancia se guardan en la memoria de la bacteria y, al recibir la señal programada, las bacterias generan proteínas que provocan que la bacteria se ilumine, en un proceso similar al de las sinapsis del cerebro humano.

«Obtenemos así un sistema neuromórfico, una población de bacterias que funciona como una superneurona», ha detallado el científico, que ha considerado que «en el futuro, la suma de las reacciones de esta población de bacterias sería capaz de decodificar cualquier letra del código morse».

«De momento podrían leer solo una letra cada vez, pero este es el primer paso para crear en organismos vivos lo que en computación se conoce como ‘red neuronal artificial’, un concepto inspirado en la biología donde un conjunto de unidades o neuronas están conectadas entre sí para transmitirse señales», ha explicado.

En este sentido, ha añadido que, si se pudiese utilizar este sistema en hongos, «que se ha demostrado que son capaces de conducir electricidad y de crear redes entre los árboles», se podría «crear algo parecido al planeta Pandora de la película Avatar».

El proyecto ha recibido financiación de la Agencia Estatal de Investigación, del Ministerio de Ciencia e Innovación y de la Oficina de Investigación Naval de los Estados Unidos.