En un movimiento que difumina la línea entre la biología y tu placa base, investigadores del MIT han diseñado bacterias para que funcionen como transistores vivos, creando 'placas de circuito' biológicas que se pueden imprimir en una placa de Petri. Porque si hay algo que necesitamos, es más circuitos, solo que esta vez, orgánicos.

En la electrónica convencional, los transistores actúan como interruptores que controlan la corriente eléctrica. En el sistema del MIT, las células bacterianas modificadas hacen algo similar, pero en lugar de electrones, regulan el movimiento de pequeñas moléculas señalizadoras. Estas moléculas luego transportan información a otros componentes del circuito biológico, creando esencialmente una pequeña y blanda red informática.

Los investigadores construyeron dos tipos de transistores bacterianos y tres cepas bacterianas adicionales que actúan como relevadores entre ellos. Juntas, estas cinco cepas forman un kit de herramientas modulares que se pueden organizar para construir casi cualquier tipo de circuito. En su nuevo estudio, demostraron circuitos capaces de sumar dos o tres entradas y dirigir una sola entrada a un destino elegido. Porque ¿quién no necesita una calculadora bacteriana?

'Hemos construido algunos componentes de arquitectura informática iniciales que se usan comúnmente, pero cualquier operación se puede construir con estas cinco cepas', dice Hamid Doosthosseini, PhD '25, postdoc del MIT y autor principal del estudio. Traducción: El futuro de la informática podría oler vagamente a agar.

Una aplicación potencial es colocar estos circuitos vivos en hojas o raíces de plantas, donde podrían procesar información ambiental y ayudar a las plantas a detectar y responder a estrés como sequías o ataques de plagas. Finalmente, un uso para las bacterias que no involucra antibióticos o comida en mal estado.

Christopher Voigt, jefe del Departamento de Ingeniería Biológica del MIT, es el autor principal, y el artículo fue publicado recientemente en Nature Chemical Biology. El ex postdoc del MIT Haorong Chen también contribuyó, presumiblemente nombrando algunas cepas.

Los circuitos de biología sintética típicamente implican modificar células para producir proteínas y factores de transcripción que interactúan. Estos sistemas se pueden programar para detectar moléculas y producir respuestas. Sin embargo, su complejidad es limitada porque cada operación requiere factores de transcripción distintos para evitar interferencias de señal. Hay un techo práctico en cuán complicado puede ser un circuito dentro de una sola célula: meter demasiados abruma la maquinaria de producción de proteínas. El equipo del MIT evitó esto usando células individuales como componentes modulares, no tratando de meter un circuito completo en una bacteria.

Para sus componentes, usaron Pantoea agglomerans, una bacteria que comúnmente crece en superficies de plantas. Diseñaron dos versiones de transistores bacterianos que responden a una molécula llamada OC 6: uno se enciende cuando encuentra la molécula, el otro se apaga. Cada transistor también detecta una segunda molécula objetivo, OC 12. Dependiendo de si OC 12 está presente y del estado de activación del transistor, la célula produce una molécula de salida llamada OHC 14. Es como un juego de teléfono molecular, pero con química.

El equipo también diseñó tres cepas de Pantoea agglomerans para actuar como relevadores, convirtiendo la señal OHC 14 en otra salida que sirve como entrada para el siguiente transistor. Esto permite que los componentes individuales se 'cableen' juntos, muy parecido a las partes en una placa de circuito electrónico. Incluso construyeron un interruptor bidireccional usando dos transistores que detectan OC 12, enrutando información a través de diferentes relevadores según una entrada de interruptor separada.

Para ensamblar circuitos, imprimieron colonias bacterianas en placas de agar, espaciando cada colonia a unos 5 milímetros de su vecina. Esto asegura que las señales químicas lleguen solo a la siguiente colonia, manteniendo el flujo de información en una dirección. No hay noticias sobre si usaron un soldador diminuto.

Los investigadores mostraron que el mismo transistor bacteriano podía realizar múltiples operaciones lógicas dependiendo de su posición, incluyendo compuertas 'multi-entrada', 'o' e 'implica'. Al