Los científicos que están creando un bio-internet de las cosas

imagen conceptual de bacterias en una placa de Petri michael schiffer / unsplash

Imagina diseñar el dispositivo perfecto para el internet de las cosas. ¿Qué funciones debe tener? Para empezar, debe poder comunicarse, tanto con otros dispositivos como con sus amos humanos. Debe ser capaz de almacenar y procesar información. Y debe monitorear su entorno con una gama de sensores. Finalmente, necesitará algún tipo de motor incorporado.

No hay escasez de dispositivos que tengan muchas de estas características. La mayoría se basan en dispositivos de bajo costo y ampliamente disponibles, como Raspberry Pis, placas Arduino y similares.

Pero otro conjunto de máquinas con funciones similares es mucho más abundante, dicen Raphael Kim y Stefan Poslad de la Universidad Queen Mary de Londres en el Reino Unido. Señalan que las bacterias se comunican de manera efectiva y tienen motores y sensores incorporados, así como una poderosa arquitectura de procesamiento y almacenamiento de información.

Y eso plantea una posibilidad interesante, dicen. ¿Por qué no utilizar bacterias para crear una versión biológica del internet de las cosas? Hoy, en un llamado a la acción, exponen algunas de las ideas y tecnologías que podrían hacer esto posible.

La forma en que las bacterias almacenan y procesan la información es un área emergente de investigación, en gran parte centrada en el caballo de batalla bacteriano. Escherichia coli . Estas (y otras) bacterias almacenan información en estructuras de ADN en forma de anillo llamadas plásmidos, que transmiten de un organismo a otro en un proceso llamado conjugación.

El año pasado, Federico Tavella de la Universidad de Padua en Italia y sus colegas construyeron un circuito en el que una cepa de inmóvil E. coli transmitió un simple mensaje de Hello world a una cepa móvil, que llevó la información a otro lugar.

Este tipo de transmisión de información ocurre todo el tiempo en el mundo bacteriano, creando una red fantásticamente compleja. Pero el experimento de prueba de principio de Tavella y compañía muestra cómo se puede explotar para crear una especie de biointernet, dicen Kim y Poslad.

E. coli hacer un medio perfecto para esta red. Son móviles: tienen un motor incorporado en forma de apéndices ondulantes parecidos a hilos llamados flagelos, que generan empuje. Tienen receptores en sus paredes celulares que detectan aspectos de su entorno: temperatura, luz, sustancias químicas, etc. Almacenan información en el ADN y la procesan mediante ribosomas. Y son diminutos, lo que les permite existir en entornos a los que las tecnologías creadas por humanos tienen problemas para acceder.

E. coli son relativamente fáciles de manipular y diseñar también. El movimiento de base de la biología DIY está haciendo que las herramientas biotecnológicas sean más baratas y más fáciles de conseguir. El Laboratorio de aminoácidos , por ejemplo, es un kit de ingeniería genética para escolares, que les permite reprogramar E. coli brillar en la oscuridad, entre otras cosas.

Este tipo de biohacking se está volviendo relativamente común y muestra el notable potencial de un bio-internet de las cosas. Kim y Poslad hablan de una amplia gama de posibilidades. Las bacterias podrían programarse y desplegarse en diferentes entornos, como el mar y las 'ciudades inteligentes', para detectar toxinas y contaminantes, recopilar datos y emprender procesos de biorremediación, dicen.

Las bacterias podrían incluso reprogramarse para tratar enfermedades. Al albergar ADN que codifica hormonas útiles, por ejemplo, las bacterias pueden nadar hacia un destino elegido dentro del cuerpo humano, [y] producir y liberar las hormonas cuando son activadas por el sensor interno del microbio, sugieren.

Por supuesto, hay varias desventajas. Mientras que la ingeniería genética hace posible todo tipo de experimentos divertidos, las posibilidades más oscuras les dan noches de insomnio a los expertos en bioseguridad. No es difícil imaginar que las bacterias actúen como vectores de varias enfermedades desagradables, por ejemplo.

También es fácil perder bacterias. Una cosa que no tienen es el equivalente de GPS. Así que rastrearlos es difícil. De hecho, puede ser casi imposible rastrear la información que transmiten una vez que se libera en la naturaleza.

Y ahí radica uno de los problemas con una internet biológica de las cosas. Internet convencional es una forma de comenzar con un mensaje en un punto del espacio y recrearlo en otro punto elegido por el remitente. Permite que los humanos, y cada vez más los dispositivos, se comuniquen entre sí en todo el planeta.

El bio-internet de Kim y Poslad, por otro lado, ofrece una forma de crear y publicar un mensaje, pero poco en la forma de controlar dónde termina. La biored creada por la conjugación bacteriana es tan asombrosamente vasta que la información puede extenderse más o menos a cualquier lugar. Los biólogos han observado el proceso de conjugación que transfiere material genético de bacterias a levaduras, a plantas e incluso a células de mamíferos.

La evolución también juega un papel. Todos los seres vivos están sujetos a sus fuerzas. No importa cuán benigna pueda parecer una bacteria, el proceso de evolución puede causar estragos a través de la mutación y la selección, con resultados que son imposibles de predecir.

Luego está el problema de los malos actores que influyen en esta red. Internet convencional ha atraído a más personas que liberan malware con fines nefastos. El interés que podrían tener en una Internet biológica de las cosas es materia de pesadillas.

Kim y Poslad reconocen algunos de estos problemas y dicen que la creación de una red basada en bacterias presenta nuevos problemas éticos. Dichos desafíos ofrecen un área rica para la discusión sobre la implicación más amplia de los sistemas de Internet de las cosas impulsados ​​​​por bacterias, concluyen con cierta subestimación.

Esa es una discusión que vale la pena tener más temprano que tarde.

Ref: arxiv.org/abs/1910.01974 : La cosa con E. coli: destacando oportunidades y desafíos de integrar bacterias en IoT y HCI

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