jueves, octubre 16, 2008

Bacterias lógicas

Si en el planeta Vulcano hubiera microbios, podrían parecerse a estas: un equipo de científicos diseñó una bacteria que puede llevar a cabo cuatro operaciones elementales de lógica: conjunción (AND), disyunción inclusiva (OR), negación alternativa o incompatibilidad (NAND) y negación conjunta o falsedad conexa (NOR).

Es posible manipular microbios con un "árbol de decisión" lógico mediante distintas combinaciones de dichas unidades lógicas. Con esta técnica los científicos obtendrían un nuevo nivel de control en el diseño de microorganismos con diversas finalidades, como la fermentación de biocombustibles o la elaboración de productos farmacéuticos.

"Esta es la primera vez que se instalan puertas lógicas para controlar la expresión génica en un organismo vivo", dijo Kensaku Sakamoto, un experto en la materia radicado en Yokohama, Japón. "Es un resultado maravilloso y un hito en los esfuerzos para la regulación artificial de los sistemas vivos".

Christina Smolke y Maung Nyan Win, del Caltech, Pasadena, EE.UU., añadieron trozos de DNA modificados a la cola de un gen y luego lo insertaron en bacterias E. coli o en levadura de cerveza. Cuando las células transcribieron el ADN en las moléculas de ARN —el primer paso para hacer proteínas funcionales— los trozos de código generaron estructuras tridimensionales en el ARN. Estas estructuras pueden sentir la presencia de algunas moléculas de "entrada" (input) y responder con la destrucción del ARN o dejándolo intacto.

Si lo dejan intacto, entonces el ARN producirá la proteína que codifica; si es destruido, no lo hará. Es como el interruptor binario de una computadora.

Cada una de esas estructuras del ARN puede ser diseñada independientemente de las otras y, además, puede combinarse con otras de forma tal de lograr que el interruptor de auto-destrucción responda a las diferentes combinaciones lógicas de las moléculas "entrada".

El equipo de Smolke utilizó en el experimento sólo dos tipos de moléculas "entrada": tetraciclina y teofilina. Para conseguir una puerta AND, ambas moléculas tienen que unirse al interruptor de ARN para dejarlo intacto y permitirle producir proteína verde fluorescente como "salida" (output). Para una puerta OR, cualquiera de las dos moléculas "entrada" era suficiente para obtener el mismo resultado. La producción de proteína verde representaba un resultado "verdadero", la ausencia de producción uno "falso".

"Fueron capaces de coordinar estas cosas para obligarlas a hacer cosas más complejas", comentó Jeffrey Poet, un matemático de la Universidad Missouri Western State en Joseph, quien ya había diseñado otras vías para que las células realizaran computaciones.

El diseño modular de estos ARN basados en operaciones lógicas podría conducir a la implementación de circuitos lógicos en estos microbios con la clase de control que los ingenieros tienen sobre los circuitos lógicos en los chips de silicio, señaló Smolke.

Vía Patrick Barry para ScienceNews (en inglés).

¿En cuanto tiempo más estas bacterias vulcanas tendrán la capacidad lógica para resolver problemas como ¿La dama o el tigre?

escrito por el sofista @ jueves, octubre 16, 2008