Bacterias modificadas que emiten señales captables a 90 metros de distancia

Es posible modificar bacterias para que detecten sustancias específicas de interés, como por ejemplo agentes contaminantes o nutrientes del suelo. En la mayoría de los casos, sin embargo, las señales que las bacterias emiten al detectar la sustancia de interés solo pueden captarse observando las células con un microscopio o con instrumental de laboratorio de sensibilidad similar, lo que hace que tales bacterias modificadas resulten poco prácticas para su uso a gran escala.

Utilizando un nuevo método que hace que las células produzcan moléculas que generan combinaciones únicas de color, unos ingenieros del Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT) en Estados Unidos, han comprobado que pueden leer estas señales bacterianas desde una distancia de hasta 90 metros. Este avance podría conducir al desarrollo de sensores bacterianos para aplicaciones agrícolas y de otro tipo, que podrían ser monitorizados a distancia, incluso de manera automática, por ejemplo por drones.

El equipo, integrado, entre otros, por Christopher Voigt y Yonatan Chemla, modificó bacterias, obteniendo dos clases de ellas, con la capacidad de producir sustancias que emiten luz en longitudes de onda distintivas de la banda visible y de la infrarroja, que se pueden visualizar con cámaras hiperespectrales.

Hay muchas maneras de modificar células bacterianas para que puedan detectar una sustancia química determinada. Pero la mayoría de métodos requieren que la lectura de la señal de aviso de detección deba hacerse a muy corta distancia, mediante microscopios u otros instrumentos comparables.

Para hacer posible la detección a larga distancia, el equipo del MIT tuvo la idea de modificar células para que produjesen moléculas informadoras hiperespectrales que pudieran detectarse con cámaras hiperespectrales. Estas cámaras, inventadas en la década de 1970, pueden determinar la cantidad de cada longitud de onda de color presente en un píxel determinado. En vez de mostrarse simplemente como rojo o verde, cada píxel contiene información sobre cientos de longitudes de onda de luz diferentes.

Las bacterias modificadas en esta investigación son capaces de emitir señales captables a decenas de metros de distancia. (Imagen: Amazings / NCYT)

Actualmente, las cámaras hiperespectrales se utilizan para aplicaciones como la detección de la presencia de radiación. En las zonas cercanas a Chernóbil, estas cámaras se han utilizado para medir los ligeros cambios de color que los metales radiactivos producen en la clorofila de las células vegetales. Las cámaras hiperespectrales también se utilizan para buscar signos de desnutrición o de invasión de patógenos en las plantas.

Voigt, Chemla y sus colegas exponen los detalles técnicos de su sistema para usar bacterias como sensores legibles a distancia en la revista académica Nature Biotechnology, bajo el título “Hyperspectral reporters for long-distance and wide-area detection of gene expression in living bacteria”. (Fuente: NCYT de Amazings)