La Universitat de València ensenya als bacteris a 'llegir' el codi morse

Un projecte de l’Institut de Biologia Integrativa de Sistemes (I2SysBio, UV-CSIC) investiga amb bacteris modificats genèticament perquè aprenguen a descodificar un missatge. És el primer pas per utilitzar la natura com un superordinador, creant xarxes neuronals d’organismes vius connectats entre si, com al planeta Pandora d’Avatar.

El projecte aplica l’enginyeria genètica a bacteris per fer-los capaços de reaccionar a un estímul associat a un senyal d’un codi lingüístic. L’objectiu és que aquesta població de bacteris siga capaç de ‘llegir’ el codi morse, un següent pas per utilitzar organismes vius en computació. La idea que subjau al projecte és comprovar si éssers vius com els bacteris poden crear xarxes neuronals que els permeten tindre intel·ligència artificial.

La computació biològica estudia com utilitzar elements de la naturalesa per processar i emmagatzemar informació. Com qualsevol altra branca de la computació, es basa en la combinació d’un maquinari –cèl·lules vives– i un programari. En aquest cas, una població de bacteris de l’espècie Escherichia coli és modificada genèticament perquè reaccione a un determinat senyal i proporcione un ordinador que no necessita programari. Aquests bacteris són capaços d’aprendre gràcies al fet que se’ls ha incorporat una memòria als seus gens. “Ara estem dissenyant bacteris intel·ligents que siguen capaços de descodificar senyals”, comenta Alfonso Jaramillo, director del Laboratori de Biologia Sintètica De Novo, a l’I2SysBio, i responsable del projecte.

El principi que apliquen es basa en la Física, en el fenomen conegut com a ressonància. “Les partícules que componen la matèria tenen una freqüència de vibració característica. Si s’hi actua amb una freqüència igual, aquestes vibraran amb l’amplitud màxima possible”, explica Jaramillo, que va iniciar la seua carrera investigadora com a físic teòric en l’Institut de Física Corpuscular (IFIC), un altre centre mixt de la UV i el CSIC, al Parc Científic de la Universitat de València.

El que fa l’equip de Jaramillo és modificar alguns gens dels bacteris perquè reaccionen davant d’un senyal, en aquest cas un pols químic amb una durada temporal concreta com els senyals del codi morse. Les ‘instruccions’ de la ressonància es guarden a la memòria del bacteri. En rebre el senyal programat, els bacteris generen proteïnes que fan que el bacteri s’il·lumine –fluorescència–, en un procés similar al de les sinapsis del cervell humà.
Utilitzar fongs com un superordinador

“Obtenim així un sistema neuromòrfic, una població de bacteris que funciona com una superneurona”, descriu el científic del CSIC a l’I2SysBio. Segons Jaramillo, en el futur la suma de les reaccions d’aquesta població de bacteris seria capaç de descodificar qualsevol lletra del codi morse. De moment podrien llegir només una lletra cada vegada, però aquest és el primer pas per crear en organismes vius, cosa que en computació es coneix com a ‘xarxa neuronal artificial’, un concepte inspirat en la biologia on un conjunt d’unitats –neurones– estan connectades entre si per transmetre’s senyals.

“Si poguérem utilitzar aquest sistema en fongs, que s’ha demostrat que són capaços de conduir electricitat i de crear xarxes entre els arbres, podríem crear una cosa semblant al planeta Pandora de la pel·lícula Avatar”, apunta Jaramillo.
El projecte ha rebut finançament de l’Agència Estatal de Recerca del Ministeri de Ciència i Innovació i de l’Oficina de Recerca Naval dels Estats Units.