¿Qué haría Paul Cezanne con ese bodegón de frutas producido por microbios? Felix Moser (MIT) Bacterias que responden al rojo la luz verde y azul han producido algunas obras de arte llamativas en tres colores que han estado circulando en línea, pero la contribución que están haciendo al campo de la biología sintética es aún más impresionante.
Las bacterias artísticas fueron diseñadas por Chris Voigt, profesor de ingeniería biológica en el Instituto de Tecnología de Massachusetts, y su equipo, que quieren programar células para realizar funciones y también construir materiales de abajo hacia arriba.
"Las células son arquitectos atómicos increíbles. Son capaces de construir materiales muy precisos que no se pueden hacer con la química, "Dice Voigt." Y puedes hacerlo en condiciones ambientales en lugar de usar solventes tóxicos ". Ellos publicaron su estudio esta semana en Nature Chemical Biology.
Las bacterias modificadas genéticamente podrían ser útiles para nosotros de muchas formas. Podrían diseñarse para construir tejidos o materiales, o identificar la enfermedad en un paciente y administrar una dosis exacta de medicamento en el lugar correcto. Podrían enjambrar las raíces de una planta en el suelo y entregar una cantidad precisa de fertilizante. Podrían producir partículas de hierro a medida que crecen, que podrían convertirse en componentes de la electrónica que son un híbrido de biología y máquina.
Para realizar ese futuro los científicos tienen que mejorar en la programación de células. Ahí es donde esta última técnica, llamado sistema RGB - para rojo, verde y azul:entra. Se basa en más de una década de investigación en el laboratorio de Voigt, en particular, un proyecto que publicó en 2005, que describió una forma de obtener Escherichia coli bacterias para crear fotografías en blanco y negro.
El sistema en blanco y negro de 2005 constaba de cuatro genes, 4, 000 pares de bases (las bases CG y AT en una molécula bicatenaria), y tres piezas de ADN llamadas promotores que inician la primera acción que realiza un gen para convertir sus instrucciones en un producto, como una proteína.
Las cosas se han complicado desde entonces.
El sistema RGB del equipo consta de 18 genes, 14 promotores, así como otros fragmentos de ADN llamados terminadores y plásmidos, y 46, 198 pares de bases.
"En un sentido, va de una longitud de onda de luz a tres, pero porque lo haces todo dentro de la celda, se vuelve exponencialmente difícil hacer que muchas cosas funcionen bien, y eso requirió mucha tecnología, "Dice Voigt.
La tecnología para programar las células incluía optogenética (una forma de controlar las células con luz), un lenguaje de programación para células llamado Cello que Voigt y su equipo desarrollaron el año pasado y un nuevo método para controlar las funciones de los genes conocido como CRISPR.
Utilizando estas y otras herramientas de la biología sintética, diseñaron una celda con las siguientes partes:
La celda podía sentir los tres colores de luz, procesar la información con los circuitos genéticos y, porque los científicos pudieron controlar lo que hicieron los genes con la información, cómo la expresaron, las células generaron rojo, verde, y pigmento azul.
En una placa de Petri los microbios "pintaron" un bodegón de frutas, un motivo de lagarto geométrico y un Super Mario saltando.
Super Mario, como lo dibuja la bacteria E. coli. HowStuffWorks agregó el fondo. Felix Moser (MIT)
Debido a que los científicos controlan la expresión genética, podrían usar las luces para hacer otras cosas además de hacer arte. En una prueba, los científicos controlaron la capacidad de la célula para producir acetato. Comprender el sistema de retroalimentación del acetato es fundamental para muchos procesos industriales, como hacer aromatizantes, disolventes y combustibles, donde en algunos casos los ingenieros pueden querer el acetato pero en otros casos, puede que no.
Voigt dice que el sistema RGB también podría usarse para construir moléculas, un proceso que requiere que se produzcan conjuntos específicos de reacciones en momentos particulares. Encender y apagar las luces en momentos específicos podría desencadenar vías metabólicas y enzimas en el momento adecuado para producir endulzantes naturales y productos farmacéuticos.
Y debido a que estas células están controladas por la luz, podrían controlarse de forma remota.
Para el próximo proyecto, A Voigt le gustaría construir un sistema más complejo. Pero él y su equipo saben que será un desafío. Resulta que cuando agregaron muchos componentes genéticos a la célula, las partes que de otro modo no serían tóxicas comenzaron a impedir el crecimiento de la célula y, en algunos casos, Mátalos.
"¿Qué tiene el diseño del sistema que dificulta que la celda funcione correctamente?" Pregunta Voigt.
Encontrar la respuesta puede implicar algo de creatividad.
