Transistores biológicos: una innovación revolucionaria
Los transistores, componentes esenciales en los circuitos eléctricos, actúan como interruptores que regulan el flujo de corriente. Un grupo de investigación del Instituto Tecnológico de Massachusetts ha dado un paso significativo al desarrollar una tecnología que emula este principio en el ámbito biológico, permitiendo que las bacterias funcionen como interruptores. Han creado un “circuito vivo” capaz de realizar cálculos complejos mediante la interacción de colonias bacterianas.
En esta innovadora estructura biológica, los llamados interruptores bacterianos controlan el flujo de pequeñas moléculas, que actúan como señales para las células adyacentes. Los científicos afirman que, utilizando dos cepas bacterianas que funcionan como transistores y tres cepas encargadas de la transmisión de señales, es posible, en teoría, diseñar cualquier tipo de circuito.
Componentes fundamentales de la arquitectura informática
Hamid Doost-Hosseini, principal autor de la investigación y estudiante de doctorado en el MIT, señala: “Hemos desarrollado algunos de los componentes básicos utilizados en la arquitectura informática moderna. Con estas cinco cepas, se puede llevar a cabo cualquier operación aritmética”.
El equipo de Doost-Hosseini utilizó la bacteria Pantoea agglomerans, que se encuentra comúnmente en la superficie de las plantas, para crear dos tipos de transistores que se activan y desactivan mediante una molécula denominada “OC-6”. Cada transistor es capaz de detectar la molécula objetivo “OC-12” y, dependiendo de las condiciones, produce la molécula de salida “OHC-14”.
Conexiones y distribución de funciones
Las tres cepas bacterianas que operan como retransmisores convierten la señal de OHC-14 en una entrada para otro transistor. De este modo, los transistores pueden “conectarse” entre sí, similar a como se haría en una placa de circuito impreso. Por ejemplo, es factible crear un interruptor bidireccional mediante el uso de dos transistores que detectan la OC-12 y, en función de la entrada, envían información a diferentes cepas de retransmisión. Posteriormente, esta señal es dirigida a otro transistor para su procesamiento.
En esta investigación, se diseñó un circuito en el que la señal se transmite exclusivamente a la colonia más cercana, situando las colonias bacterianas sobre un medio de cultivo de agar con una separación de aproximadamente 5 mm. Al enviar la señal de una colonia a la siguiente, la información fluye en una única dirección a lo largo de la ruta establecida.
Circuitos con capacidades avanzadas
Gracias a este diseño ingenioso, no solo se han logrado circuitos capaces de realizar diversas operaciones lógicas en función de la disposición de las colonias, sino también circuitos que pueden procesar múltiples señales a la vez. Además, se han desarrollado demultiplexores que distribuyen una misma señal a varios destinos, de acuerdo con una señal de control. Uno de los circuitos más complejos construidos hasta la fecha es un sistema que suma dos entradas y está compuesto por 24 colonias bacterianas interconectadas.
Los investigadores documentaron el proceso de creación y activación de estos circuitos a través de un time-lapse que abarcó siete días, mostrando cómo se imprimieron las colonias bacterianas sobre placas de agar.
