Pintar cuadros mediante bacterias sensibles a colores

Unos investigadores han modificado bacterias de la especie E. coli para que posean algo así como “visión multicolor”. Ahora reconocen la luz roja, verde o azul (los tres colores del sistema RGB) y reaccionan a cada una expresando diferentes genes que realizan funciones biológicas distintas.

Para demostrar la tecnología, estos investigadores, del Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT), en Cambridge, Estados Unidos, han creado varias imágenes coloreadas en placas de cultivo (cajas de Petri) usando luces RGB para controlar el pigmento producido por las bacterias de cada punto de la superficie.

Fuera del laboratorio, la tecnología podría también resultar útil para aplicaciones farmacéuticas y de otro tipo.

Este trabajo de investigación y desarrollo es obra del equipo de Chris Voigt, Jesús Fernández Rodríguez, Felix Moser y Miryoung Song.

La E. coli modificada está programada con un sistema basado en proteínas y enzimas, análogo a un chip de ordenador, con varios módulos diferentes para procesar la luz entrante y producir una salida biológica. Hablando en términos de computación, un “conjunto de sensores” se ve activado primero en presencia de luz roja, verde o azul, y un “circuito” procesa la señal. Después, un “asignador de recursos” conecta la información procesada con los “actuadores” que ponen en práctica la correspondiente función biológica.

Dibujo obtenido incitando a las bacterias de cada punto a producir el pigmento deseado. La foto ha sido procesada con Photoshop para mejorar el contraste y permitir apreciar mejor el dibujo. (Foto: Felix Moser)

Podemos pensar en las nuevas E. coli como en marionetas microbianas (el ejemplo que Voigt pone), con luz coloreada en vez de hilos como el método de control mediante el cual se las hace actuar de una determinada manera.

En 2005, Voigt y otros investigadores fueron los primeros en producir algo análogo a una “cámara fotográfica bacteriana”. Lo hicieron programando un sensor de luz en una cepa de E. coli, junto con un gen que producía pigmento negro. Cuando la luz iluminaba, a través de un patrón con el dibujo que se deseaba retratar, sobre una placa recubierta de bacterias, los microbios formaban imágenes en blanco y negro de dicho dibujo. En ese momento, este logro precisaba solo cuatro genes y tres promotores (regiones de ADN que inician la transcripción genética) para que se produjera el fenómeno.

Nuevas herramientas de biología sintética, como el sistema CRISPR de edición de genomas, han surgido desde entonces, abriendo posibilidades más amplias para los investigadores. A diferencia del sistema de 2005, el nuevo sistema RGB, el primero en utilizar tres colores, consta de 18 genes y 14 promotores, entre otros componentes, así como 46.000 pares de bases de ADN.

Información adicional