El futuro de la tecnología se encuentra en la Microbiología

¿Es la microbiología el futuro de la tecnología?

Desde que en 1928 Alexander Fleming descubriese por error la Penicilina, el uso de las bacterias para fines industriales y ambientales ha ido creciendo casi exponencialmente. Pero no sólo la industrial farmacéutica, alimentaria o la biominería se pueden beneficiar de las grandes capacidades de los microorganismos, sino que el sector tecnológico está comenzando a darse cuenta de su importancia.

Bacterias como repositorios de información.

Como humanos estamos en un punto de nuestra historia en que somos casi más importantes por los datos que generamos que por los genes que portamos. De hecho, el grupo de investigación IDC estimó que en 2025 produciremos más de 160 zettabytes anuales de datos.

Esto no sólo facilita el auge de tecnologías como el Big data, el machine learning o la inteligencia artificial, sino que nos obliga a buscar un lugar dónde almacenar tal cantidad de información. Una de las soluciones propuestas desde hace años es la posibilidad de utilizar el ADN como repositorio de información. Las grandes ventajas que presenta esta molécula son: sus grandes capacidades de almacenamiento, replicación, transmisión junto con su gran estabilidad. Pero la capacidad que sin duda ha atraído la mirada de grandes compañías como IBM Research son sus dimensiones, se ha calculado que el ADN puede almacenar un trillón de bytes de información en un milímetro cúbico.

Recientemente en la Universidad de Padua (Italia) el equipo de Federico Tavella y colaboradores han diseñado y probado un sistema que no sólo permite almacenar información en nanorredes de bacterias, sino también recuperarla.

El sistema que han prototipado los investigadores se basa en la inserción mediante técnicas de edición genética, como CRISPR, de una secuencia de ADN que codifica un mensaje “Hello World”, en una región concreta del material genético. En su caso, en la región donde se encuentran los genes de resistencia al antibiótico tetraciclina. Para verificar que la transmisión de información se lleva a cabo mediante el proceso de conjugación, en el que dos células bacterianas intercambian información, se utiliza otra cepa diana que no porta los genes de resistencia al antibiótico. Una vez que ambas cepas han estado en contacto, y que se ha comprobado que la cepa diana ha recibido el gen de resistencia al antibiótico, se secuencia su material genético encontrándose el mensaje Hello World.

Una de las ventajas de este prototipo para su aplicación, es que ya existe un lenguaje esotérico idóneo para codificar la información, el denominado RNA y su dialecto el DNA, que utilizan las bases nitrogenadas constituyentes de los nucleótidos como base del lenguaje de programación. Constan de 16 órdenes básicas codificadas en secuencias de bases, como por ejemplo: AUG, que sería el indicador de inicio de programa, mientras que los bucles se codifican con la secuencias GAC, GAU. No obstante, este prototipo presenta dos problemas principales: el coste y el ritmo de transferencia, punto en el que se está trabajando en la actualidad.

Otra aproximación de uso de moléculas para el almacenamiento de información es la realizada en el Centro para la Electrónica Molecular del Instituto W. M. Keck en donde implementaron un sistema de moléculas que almacenan información en formato de bits. La molécula utilizada es la llamada Bacteriorodopsina, que reacciona con la luz, produciendo cambios estructurales, de forma que se puede equiparar a un circuito bioestable de ceros y unos. Los investigadores estiman que la información guardada en esta molécula sería estable 5 años y, de hecho, el centro para la Electrónica Molecular ya ha construido un sistema de memoria prototipo en donde la Bacteriorodopsina almacena información en una matriz de tres dimensiones.

Procesadores biológicos.

No sólo las bacterias pueden ayudarnos como repositorios de información sino que incluso podrían contener mini-ordenadores. En el último mes, un equipo de desarrolladores y científicos del ETH de Zurich han logrado crear un procesador de doble núcleo dentro de una célula humana. Este procesador es completamente funcional y permite realizar operaciones como comparar datos de entrada o sumar dos números binarios, cuyo resultado se codifica en una proteína.
Este avance se une a las investigaciones previas de los científicos del Imperial College de Londres que confirmaban la posibilidad de codificar puertas lógicas en bacterias. El objetivo de este tipo de procesadores, no es tanto sustituir a los que utilizamos en la actualidad sino complementarlos. Sus aplicaciones son enormes, sobre todo en el campo de la bioingenería y la medicina: diagnostico y tratamiento de enfermedades, sistemas de vigilancia de la contaminación…

Podemos concluir por tanto que todavía nos queda mucho camino por recorrer, pero la unión de estos dos campos: Microbiología y Tecnología va a cambiar la forma en la que enfocamos tanto la Medicina, como la programación.