Bioingeniería: Fotografías hechas con bacterías vivas

Un equipo de químicos ha esclarecido un mecanismo por el cual las moléculas orgánicas se adhieren a la superficie de semiconductores, un hallazgo obra de investigadores de la Universidad de Nueva York (NYU) que tiene implicaciones importantes para la industria electrónica, que ha venido buscando maneras de explotar el proceso de adherencia para una gran variedad de propósitos.

Éste es un buen ejemplo de las sorprendentes posibilidades que brinda el campo emergente de la biología sintética.

Los autores de la proeza, estudiantes de la Universidad de Texas en Austin y de la de California en San Francisco, produjeron las innovadoras imágenes bacterianas y la cámara bacteriana como parte de una competición entre universidades ("iGEM", Máquinas Genéticamente Diseñadas), auspiciada por el MIT, que anima a los estudiantes a construir máquinas biológicas simples.

"La meta del concurso era fabricar bacterias que pudieran hacer cálculos muy simples", explica el Dr. Edward Marcotte, uno de los consejeros de los estudiantes, y profesor de bioquímica en la Universidad de Texas en Austin. "Éste es un gran ejemplo del campo emergente de la biología sintética, que usa los principios de la ingeniería en la biología". Se ha logrado que las bacterias se comporten como ordenadores que funcionan independientemente, y a los que se puede encargar que hagan complejos cálculos de gran potencia, como los inherentes a la creación de imágenes o de circuitos.

Los estudiantes retrataron muchas cosas en tan singulares fotografías vivientes, como por ejemplo ellos mismos, sus consejeros y la Torre de la Universidad de Texas.

Las fotografías bacterianas se crearon proyectando luz delante de "la película biológica", constituida por miles de millones de E. Coli genéticamente diseñadas que crecen en placas que contienen agar, una sustancia gelatinosa utilizada comúnmente como medio idóneo para el crecimiento de bacterias.

Como los píxeles de una imagen digital en blanco y negro, que varían cada uno entre diversos tonos posibles desde el blanco hasta el negro, la bacteria produce el pigmento negro o no lo produce, dependiendo de si crece en un lugar de la placa que sea oscuro o bien esté iluminado. Las imágenes resultantes son una colección de todas las respuestas de las bacterias al patrón de luz.

Las E. Coli se encuentran de modo natural en los oscuros confines del intestino humano, y no suelen reaccionar con la luz, por lo que los estudiantes tuvieron que diseñar el mecanismo unicelular para que funcionase como la superficie captora de la fotografía.

El equipo modificó primero las bacterias para que detectaran la luz, agregando una proteína receptora de ella, proveniente de un alga fotosintética verde-azul, en la superficie de la E. Coli. Los investigadores ligaron el receptor de luz a un sensor en la E. coli que normalmente detecta la concentración de sal. En lugar de detectar la sal, las bacterias detectaron la luz.

El receptor de la luz se conectó entonces a un sistema en las bacterias que fabrica los pigmentos. Cuando la luz incide en el nuevo receptor, desactiva un gen que controla la producción de un compuesto coloreado en las bacterias.

Estas tecnologías biológicas podrían aplicarse en una amplia variedad de formas más allá de tomar fotografías. Por ejemplo, las técnicas podrían algún día usarse para construir tejidos diferentes basados en los patrones de luz, o cultivar bacterias que puedan producir estructuras útiles en tratamientos médicos.