Primero aprendieron a jugar a las tres en raya y ahora están aprendiendo a leer señales del código morse. Aunque pueda parecer un raro divertimento científico que utiliza bacterias como juguetes, el objetivo es crear ordenadores biológicos.
La computación biológica 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, el equivalente al equipo informático (en este caso células vivas), con un software, el programa para utilizar la información. En el caso del proyecto que desarrolla el Laboratorio de Biología Sintética De Novo del I2SysBio, una población de bacterias de la especie Escherichia coli son modificadas genéticamente para reaccionar a una determinada señal, proporcionando una computadora que no necesita software.
baterias con resonancia
Estas bacterias son capaces de aprender gracias a que se les ha incorporado una memoria en sus genes: ya han sido capaces de aprender a jugar al tres en raya contra humanos y recibiendo como único conocimiento si han ganado o perdido. “Ahora estamos diseñando bacterias inteligentes que sean capaces de aprender a decodificar señales”, asegura el director del laboratorio, el científico del CSIC Alfonso Jaramillo. El principio que aplican 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”, explica Jaramillo, que inició su carrera investigadora como físico teórico en el Instituto de Física Corpuscular (IFIC), otro centro mixto del CSIC y la UV cerca del I2SysBio.
Al recibir la señal programada, las bacterias generan proteínas que provocan que la bacteria se ilumine (fluorescencia), en un proceso similar al de las sinapsis de nuestro cerebro.
superordenadores de bacterias y hongos
“Obtenemos así un sistema neuromórfico, una población de bacterias que funciona como una superneurona”, describe el científico del CSIC. Según Jaramillo, 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 (neuronas) están conectadas entre sí para transmitirse señales.
“Si pudiésemos utilizar este sistema en hongos, que se ha demostrado que son capaces de conducir electricidad y de crear redes entre los árboles, podríamos crear algo parecido al planeta Pandora de la película Avatar”, apunta Jaramillo.
En un reciente estudio, Electrical activity of fungi: Spikes detection and complexity analysis, publicado por Mohammad Mahdi Dehshibi, del grupo Scene Understanding and Artificial Intelligence Lab (SUNAI), de los Estudios de Informática, Multimedia y Telecomunicación de la UOC, se demuestra que la seta rosa genera una serie de picos de potencial eléctrico que se propagan por un micelio creciente. La propiedad electromagnética del hongo responde a la complejísima comunicación interna que utiliza y puede analizarse y utilizarse para operar y desarrollar medidas de computación.