Cuando Charles Babbage hizo el prototipo de la primera máquina de calcular en el siglo 19, pensó que los engranajes y pestillos mecánicos reinarían en el control de la información. Luego, ENIAC, el primer ordenador moderno, que se desarrolló en la década de 1940, utilizó tubos al vacío y electricidad. Hoy en día, las computadoras usan transistores hechos de materiales semiconductores de alta ingeniería para llevar a cabo sus operaciones lógicas.
Ahora, un equipo de bioingenieros de la Universidad de Stanford ha llevado la computación más allá de la mecánica y la electrónica hacia el dominio de la biología viviente. En un artículo publicado el 28 de marzo en Science, el equipo detalla un transistor biológico de material genético – ADN y ARN – en lugar de engranajes o electrones. El equipo llama a su transistor biológico un “transcriptor”.
“Los transcriptors son el componente clave detrás de la amplificación de la lógica genética – es análogo al transistor en la electrónica”, dice Jerome Bonnet, PhD, investigador postdoctoral de bioingeniería y coautor del artículo.
La creación del transcriptor permite que los ingenieros realicen cálculos dentro de células vivas para registrar, por ejemplo, cuando las células han sido expuestas a determinados estímulos externos o factores ambientales, o incluso para activar y desactivar la reproducción celular, según sea necesario.
“A las computadoras biológicas se les puede utilizar para estudiar y reprogramar los sistemas vivos, para monitorear los entornos y mejorar las terapias celulares”, dice Drew Endy, PhD, profesor adjunto de bioingeniería y coautor del artículo.
El ordenador biológico
En la electrónica, un transistor controla el flujo de electrones a lo largo de un circuito. De manera similar, en la ‘biológica’, un transcriptor controla el flujo de una proteína específica, la ARN polimerasa, a medida que viaja a lo largo de una cadena de ADN.
“Hemos reutilizado un grupo de proteínas naturales, llamadas integrasas, para lograr el control digital sobre el flujo de la ARN polimerasa a lo largo del ADN, lo que a su vez nos ha permitido diseñar lógica de amplificación genética”, dijo Endy.
Usando transcriptores, el equipo ha creado lo que se conoce en ingeniería eléctrica como compuertas lógicas que pueden derivar respuestas de verdadero-falso a prácticamente cualquier pregunta bioquímica que pueda plantearse dentro de una célula.
Los investigadores se refieren a las compuertas lógicas basadas es transcriptores como “lógica booleana integrasa”, o “compuertas BIL” (por sus siglas en inglés).
Las compuertas BIL, por sí solas, no constituyen un ordenador, pero son el tercer y último componente de un ordenador biológico que podría funcionar dentro de células vivas individuales.
A pesar de sus diferencias externas, todas las computadoras modernas, de ENIAC a los ordenadores actuales, comparten tres funciones básicas: almacenamiento, transmisión y realización de operaciones lógicas.
El año pasado, Endy y su equipo estuvieron en las noticias al lograr los otros dos componentes básicos de un ordenador genético completamente funcional. El primero fue un tipo de almacenamiento digital reutilizable de datos en el ADN. También han desarrollado un mecanismo para transmitir información genética de célula a célula, una especie de Internet biológica.
Todo ello se suma para la creación de un ordenador dentro de una célula viva.
Biotecnología de dominio público
Para que la computación computación biológica avance más rápidamente, Endy y su equipo han puesto todas las compuertas BIL en el dominio público, con el fin de que otros puedan aprovechar inmediatamente las herramientas y mejorarlas.
Fuente: Stanford School of Medicine
