Apuntes científicos desde el MIT

Nuestro neurocientífico del MIT Miquel Bosch nos brinda un excelentísimo repaso de las investigaciones realizadas con el inolvidable amnésico H.M, y explica dónde vuestro cerebro está grabando esta lectura, a qué región la trasladará dentro de unas horas, y en qué otras neuronas terminará alojada sólo en el caso de haberos gustado.

La ruta de la memoria, por Miquel Bosch

Henry G. Molaison murió el pasado 2 de diciembre de 2008 a la edad de 82 años. No exagero en absoluto si digo que ha sido el paciente más famoso de la historia de la neurología. Era mundialmente conocido por todos los investigadores, médicos y estudiantes de neurociencias, no por su nombre real, que permanecía en secreto, sino por las iniciales H.M. El “accidentado” intento de curarle su epilepsia lo convirtió sin querer en el protagonista de uno de los descubrimientos más revolucionarios de la neurociencia.

Un amnésico inolvidable

La historia de H.M. comienza en Hartford, Connecticut, cuando fue arrollado por una bicicleta a la edad de 9 años. Empezaron entonces sus primeros ataques epilépticos, que empeoraron durante los siguientes 20 años hasta el punto de impedirle trabajar y llevar una vida normal. Un neurocirujano decidió probar un tratamiento experimental un tanto drástico: extirpar por completo el foco de la epilepsia. De esta forma, en 1953, H.M. despertó de la operación sin una parte de sus lóbulos temporales mediales, que albergaba una pequeña región llamada hipocampo. Los ataques epilépticos desaparecieron casi por completo, pero a un precio altísimo. A partir de ese momento no podía formar nuevos recuerdos. Lo olvidaba todo en pocos segundos. Se acordaba perfectamente de todo lo ocurrido antes de la operación: su infancia durante los difíciles años que siguieron al crack de 1929, la segunda guerra mundial, su trabajo reparando motores... Sin embargo, no era capaz de recordar nada de lo ocurrido después. Conservaba unas excelentes capacidades intelectuales (con un cociente de inteligencia superior a la media) y un gran sentido del humor. Podía mantener una conversación y recordar un número de 8 dígitos durante unos 30 segundos. Pero si algo le distraía su atención, no sólo no recordaba el número, sino que no conocía a la persona que tenía delante ni entendía porqué le estaba pidiendo que recitara 8 dígitos. Es decir, tenía una excelente memoria a corto plazo y una buena memoria a largo plazo. Lo que no podía hacer es convertir la una en la otra. Una perfecta representación de su caso es el protagonista de la película “Memento”.

Suzanne Corkin, profesora del MIT, es una de las personas que mejor conocía a H.M. Fue el objeto de su tesis doctoral y estuvo 46 años entrevistándolo continuamente. No obstante, tenía que presentarse a H.M. cada vez que lo visitaba. Para H.M. el mundo paró de girar en 1953. Su tiempo se congeló el día de su operación. Aunque leía cada día los periódicos y veía la televisión, no sabía quienes eran los Bush, ni los Clinton. Su presidente seguía siendo Eisenhower.

La recuerdos viajan por tu cerebro

H.M. nos enseñó, muy a su pesar, que el hipocampo es esencial para consolidar los recuerdos a largo plazo. La memoria sigue siendo, a día de hoy, un misterio con innumerables cabos sueltos, pero desde H.M. sabemos varias cosas con certeza: 1) La memoria es un fenómeno independiente de otras capacidades mentales, como la consciencia o la percepción sensorial. 2) Hay muchas clases de memoria, por ejemplo, la de corto y la de largo plazo (hay más). 3) Cada una se almacena en lugares diferentes del cerebro.

Hoy sabemos que los recuerdos viajan constantemente por el cerebro. Fluyen de una región a otra, pero siempre en la misma dirección. Todos reconoceréis este famoso cuadro de Dalí (¿Cuál es su título?). La primera vez que lo visteis, sus colores, sus formas y texturas, saltaron de vuestra retina a la corteza visual (en la nuca), y de allí se extendieron al resto de vuestra corteza donde se mantuvieron unos segundos flotando codificadas en forma de una nube de fogonazos eléctricos.

En los siguientes minutos toda esa información, aún frágil y volátil, inundó el hipocampo, donde empezó el proceso de “grabación en soporte físico”, es decir, la modificación de las conexiones neuronales. Sin hipocampo, la nube eléctrica no tiene lugar donde reposar y se disipa como el humo de un cigarrillo a la menor distracción. Pero ahí no acaba la travesía de la memoria. En los siguientes días, y sin que os dierais cuenta, el cuadro de Dalí fue poco a poco viajando de vuelta a la corteza cerebral, pero esta vez alterando los circuitos neuronales para almacenarse de forma indefinida. Se sospecha que esta transferencia final del hipocampo a la corteza tiene lugar mientras dormimos (esto dará para otro post).

Aprendizaje inconsciente

Durante años se pensó que H.M. era incapaz de consolidar nuevos recuerdos, pero en 1962 un nuevo experimento volvió a sacudir a la comunidad neurocientífica.

Le pidieron que trazara los contornos de una estrella viendo su mano reflejada en un espejo. Si lo probáis (aquí) veréis que al principio no es nada fácil. Sorprendentemente H.M. aprendió a hacerlo con soltura a fuerza de repetirlo muchas veces, como le sucede a todo el mundo. Pero para él, cada vez que lo probaba era como si fuera la primera vez. “Anda, pero si es más fácil de lo que me esperaba”, exclamó al cabo de unos días.

Así es como se descubrieron los dos tipos básicos de memoria: 1) la explícita, que nos permite recordar datos, imágenes, números de teléfono, cuál es la capital de Japón, etc. y 2) la implícita, que nos permite ir en bici o tocar el piano, y que adquirimos de forma repetitiva e inconsciente. La primera está controlada por el hipocampo y es la que H.M. había perdido. La segunda reside en otras zonas, como el cerebelo o los ganglios basales, y por eso H.M. la mantenía intacta.

El último viaje de H.M: de Boston a la inmortalidad

H.M. murió a las a las 5:05 de la tarde. En ese mismo instante un comité creado especialmente para ese día se puso a trabajar sin perder un segundo. La Dra. Corkin no tuvo tiempo de entristecerse por la muerte de su viejo amigo hasta la mañana siguiente: se pasaron toda la noche en el Hospital General de Massachussets, en Boston, escaneando la cabeza de H.M. por resonancia magnética.

Jacopo Annese, que llegó de madrugada desde San Diego, era el elegido para llevar a cabo el proceso de conservación del cerebro. Aunque es uno de los mayores expertos del mundo, admitió estar sudando a borbotones mientras le extraía el cerebro. Después de todo, era el cerebro más famoso de la historia de la neurociencia (más que el de Einstein, del que ya hablaremos otro día). Annese voló de vuelta a San Diego con el cerebro crioprotegido de H.M a su lado, en asiento de “ventanilla”. Ahora su misión es crear un atlas digital de alta resolución, que será de acceso público para que todo aquel que quiera pasearse por los núcleos cerebrales del famoso amnésico, con la misma tecnología desarrollada para Google Maps (próximamente en thebrainobservatory.ecsd.edu).

En estos momentos el cerebro de H.M. se encuentra cortado en unas 2600 finas lonchas, y está siendo fotografiado en detalle (a 40000 imágenes por loncha). La cadena de TV americana PBS ha realizado un documental (en el que tuve la suerte de colaborar) sobre H.M. y el procesamiento de su cerebro. Annese tiene la intención de crear otros atlas de cerebros afectados por diferentes enfermedades (Alzheimer, Parkinson…), así como de cerebros sanos (que son los más difíciles de obtener). El que quiera donar su cerebro para la posteridad aún está a tiempo de salir en la foto.

Llegan los Insectos-Robot, por R.G.V

Aunque ya hay robots grandes, ágiles y potentes con clara aplicación militar, para tareas de vigilancia y poder espiar de forma discreta resulta mucho más eficiente tener 100 robots pequeños; aunque sean tan “frágiles” que se puedan aplastar con la mano.

La mosca, rápida y sigilosa, parece un espía ideal. En Harvard están tratando de imitar su vuelo con unos diminutos robots voladores.

La “mosca artificial” que han desarrollado es capaz de agitar sus diminutas alas de plástico, gracias a un material que se deforma al aplicar electricidad. Aunque el avance es muy prometedor, de momento “sólo” son un par de alas que se mueven, conectadas a un par de cables para la fuente de alimentación (el dispositivo no tiene suficiente potencia para cargar con una batería). Le falta todo el sistema de navegación, visión, sensores… Cada vez es más sencillo reducir el tamaño de cualquier componente, pero todavía no a este nivel, y menos a un precio razonable.

Sin embargo el Pentágono tiene claro que es prioritario poder contar con cientos de insectos voladores para utilizarlos en misiones de defensa.

Es por ello que la agencia DARPA (los mismos que iniciaron Internet) ha decidido lanzar el proyecto HI-MEMS. La idea es sencilla: si los insectos tienen todo lo necesario para volar de forma autónoma, ¿por qué no dirigirlos y usarlos para el beneficio del hombre?. Básicamente, la filosofía del proyecto es la misma que hizo que hace muchos siglos se utilizaran palomas mensajeras, caballos o bueyes. El problema es que esto no es tan sencillo en el caso de los insectos. Para conseguir guiarlos lo más eficaz sería hacer una especie de hibrido robot-insecto…o lo que se suele denominar un ciborg.

Principalmente se suelen utilizar insectos de un tamaño considerable, como unas polillas que llegan a los 10 cm de longitud. De esta forma es más sencillo “modificarlas” o añadirles los dispositivos necesarios.

Se sabe que las polillas utilizan para guiarse el abdomen a modo de timón, así que para controlar su vuelo, una de las soluciones es hacerles mover el abdomen.

Para ello se les realiza una incisión cuando se encuentran en la fase crisálida y se les introduce una especie de anillo flexible con electrodos alrededor del cordón nervioso. Estimulando los electrodos con una señal eléctrica oscilante, se puede dirigir a una polilla adulta. La universidad de Cornell trabaja con el mismo tipo de polillas, pero en este caso actúan directamente sobre los músculos principales encargados del vuelo. En ambos casos se aplican una señal eléctrica oscilante para modificar la dirección o el aleteo del insecto.

El problema de las polillas es que al no poder volar con mucho peso, deben estar ancladas para poder aplicar la señal eléctrica. Por eso lo más interesante sería encontrar un insecto que pueda cargar con más peso, vuele y tenga un tamaño suficiente para poder implantar los electrodos. Uno de los candidatos son los escarabajos, especialmente el denominado rinoceronte, que pueden cargar hasta 3g. Gracias a ello se les puede acoplar encima un microcontrolador, una pequeña batería, un implante, y conseguir que se eleve con todo ello.

En el caso del implante, se insertan los electrodos en el área del cerebro responsable del control del vuelo y en los músculos principales utilizados para volar. El sistema de dirigir en un principio consistía en varios pequeñas luces situadas en el área visual del escarabajo. Según se iluminaban las luces de un lado u otro se conseguía modificar la dirección del insecto. El problema es que dependiendo de la luz ambiental, el escarabajo podía ser guiado o no, y le costaba distinguir obstáculos, por lo que en posteriores experimentos se implantaron otros dos electrodos en el lóbulo óptico izquierdo y derecho del insecto. En los últimos resultados de la universidad de Berkeley se ha le ha añadido un receptor de radiofrecuencia, con lo que se pueden guiar de forma inalámbrica.

De momento no se ha conseguido incorporar una cámara o algún sistema que permita a los insectos ir a un determinado objetivo sin tener que ser dirigidos constantemente. En un principio nos parecería extraño un insecto-espía que volara por una determinada zona y reconociera a un sospechoso, pero si se entrena a las abejas a reconocer la fotocopia del rostro de una persona, son capaces de acertar un 80% de las veces. Aunque el resultado es bastante significativo, cuando se giran las fotos 180º, los resultados bajan significativamente.

La mayoría de estas investigaciones son de carácter militar, pero todos estos avances podrían tener aplicaciones civiles como encontrar victimas en un terremoto o detectar determinados compuestos químicos tóxicos, que de una forma u otra podrían salvar muchas vidas. Desde luego es una tecnología compleja que plantea muchas dudas, no sólo a nivel científico….

APRENDIZAJE A ALTA VELOCIDAD EN EL SOFTWARE CEREBRAL
por Vicky Puig

Se dice que el hombre es el único animal capaz de tropezar dos veces con la misma piedra. Lo que esta expresión viene a decir es que nos cuesta aprender de nuestros errores, en los que algunos de nosotros reincidimos una y otra vez.

Pues bien, nuestro laboratorio en el MIT ha publicado recientemente un artículo donde se describe el mecanismo neuronal que podría explicar este fenómeno tan común. La prensa se ha hecho eco de este descubrimiento, incluido El País, que publicaba hace un par de días un artículo al respecto. Simplificando mucho, el estudio muestra cómo neuronas de ciertas áreas cerebrales aprenden de la experiencia sólo cuando hemos hecho algo correctamente y no cuando hacemos algo mal. Las neuronas son capaces de recordar si una acción reciente recibió una compensación y utilizar esa información para decidir qué hacer en el presente, mientras que si cometemos una equivocación no hay consecuencias inmediatas a nivel neuronal.

A continuación os explico cómo se realizó el estudio.
Se entrenó a dos monos a aprender asociaciones entre imágenes y movimientos con los ojos. Las imágenes se presentaban en el centro de la pantalla del ordenador (Cue), tras lo cual los animales tenían un segundo para recordar la asociación (Delay). Los movimientos de los ojos debían dirigirse a un punto a la derecha o a la izquierda de la pantalla (Response). Por ejemplo, cuando aparecía la imagen de arriba debían mirar al punto de la derecha y cuando aparecía la imagen de abajo debían mirar al punto de la izquierda. Cada una de las imágenes se presentaba un 50% de las veces de forma aleatoria. Los animales aprendieron las asociaciones por prueba y error repitiendo cientos de veces la misma tarea (de hecho todavía lo hacen cada día en el laboratorio): cuando el movimiento de los ojos era el correcto recibían zumo, pero cuando el movimiento era el incorrecto no recibían nada.

Mientras los monos aprendían las asociaciones mis compañeros registraban neuronas en dos áreas del cerebro que se sabe que son esenciales para el aprendizaje: la corteza prefrontal y el núcleo caudado. Se observó que algunas neuronas disparaban más rápidamente cuando la prueba se completaba con éxito en comparación a cuando la prueba se realizaba incorrectamente. Hasta ahora se sospechaba que la distinta actividad relacionada con el premio o la ausencia de premio era fundamental para el proceso de aprendizaje, pero no se conocía el mecanismo. Este nuevo trabajo propone un mecanismo celular que explica el aprendizaje a corto plazo (de segundos a minutos).

Hasta ahora se habían propuesto dos modelos para explicar las bases neuronales del aprendizaje: 1) la actividad neuronal relacionada con el premio induce un cambio rápido del cableado neuronal reforzando las conexiones sinápticas entre las neuronas, y 2) la actividad neuronal asociada con el premio se mantiene de alguna forma en las redes de neuronas en forma de potenciales de acción, posiblemente sincronizados. Los dos modelos no son excluyentes y es muy probable que coexistan en el cerebro, pero todavía no se ha podido demostrar.
Para los neurocientíficos estos dos mecanismos tienen bases fundamentalmente distintas: en un modelo la memoria se guarda físicamente (se cambia el hardware), mientras que en el otro la memoria se ‘mantiene’ en forma de actividad (se cambia sólo el software). Una importante diferencia entre estos dos modelos es que los cambios físicos en el cerebro necesitan minutos para producirse -y en muchos casos horas- porque requieren la síntesis de proteínas, mientras que el mantener la actividad en redes neuronales permitiría una memorización inmediata.

Este nuevo trabajo confirma que durante los primeros segundos del proceso de aprendizaje el cerebro memoriza utilizando el software, sin descartar que ocurran cambios en el hardware a más largo plazo. Los resultados han aparecido tras el análisis detallado de la actividad neuronal relacionada con el premio. Cuando los monos recibieron el zumo la actividad de algunas de sus neuronas aumentó y se mantuvo elevada durante muchos segundos, el tiempo suficiente para influenciar la actividad de la prueba siguiente. Además, inmediatamente después de una respuesta acertada, las neuronas procesaron la información de modo más preciso y efectivo en comparación a si la respuesta anterior estaba equivocada. Es como si tomáramos una instantánea del cerebro aprendiendo, donde las neuronas van aumentando y refinando poco a poco su actividad (prueba correcta tras prueba correcta) para codificar el aprendizaje. Estos resultados sugieren que para recordar algo durante unos segundos o minutos no es necesario cambiar las conexiones físicas entre las neuronas.

Sorprendentemente, los cambios en la actividad neuronal comentados arriba no ocurrieron cuando los monos cometían un error y no recibían el zumo. Básicamente, los errores apenas indujeron algún cambio a nivel neuronal, y no ayudaron a mejorar el aprendizaje de los animales. Esto sugiere que los monos aprendieron más de los aciertos que de los errores. Es esencial dejar claro que estamos hablando de puro aprendizaje de asociaciones abstractas, donde un acierto implica un premio y un error implica la ausencia de un premio y no un castigo. Está bien demostrado que cuando un error conlleva un acto desagradable o repulsivo sí existe aprendizaje a nivel neuronal.

Este estudio aporta ideas valiosas para empezar a entender por qué algunas personas somos propensas a tropezar con las mismas piedras reiteradamente. Aún más importante es que estos resultados nos ayudan a conocer mejor los mecanismos esenciales del aprendizaje y sugieren que la memoria a corto plazo puede mantenerse en el software sin necesitar cambios en el hardware cerebral.

Reconozco que este post puede ser dificilillo de entender. El aprendizaje y la memoria son fenómenos extremadamente complejos, y es difícil explicarlos mediante mecanismos simples. Sobretodo porque los mismos científicos no comprendemos aún las reglas básicas del juego. Por favor, no dudéis en preguntarme todo lo que no os ha quedado claro.

LOS SUEÑOS DE LAS ESPONJAS DE MAR”, por Miquel Bosch

Reconozco que a menudo a los neurocientíficos se nos va un poco la mano con esto del prefijo “neuro-“. Lo ponemos en todas partes: que si neuroeconomía, neuroética, neuromarketing, neuropolítica… En fin, una exageración total. Dicho esto, y con vuestro permiso, voy a introducir una nueva palabra: neuroevolución.
¿Es posible conocer el proceso evolutivo que ha seguido nuestro cerebro desde el origen del sistema nervioso? ¿Existen huellas o fósiles de cómo eran nuestros circuitos neuronales hace 100 millones de años?
A partir de las marcas y formas de cráneos fosilizados podemos deducir ciertas características del cerebro que contuvieron en su momento, como por ejemplo, que un tipo de Australopithecus tenía una parte de su lóbulo frontal más puntiagudo y por tanto más capacidad de abstracción y decisión que otro homínido de su misma época.
Pero poca cosa más se puede decir. ¿Cómo podemos saber cuándo aparecieron los circuitos neurales que nos hacen humanos, como los que permiten el lenguaje o la planificación del futuro? O yendo aún más atrás… ¿Cuándo apareció la corteza cerebral? ¿Y las propias neuronas? ¿Cuándo se empezaron a comunicar entre ellas?

Neurogenómica comparativa

Solemos imaginarnos a los expertos en evolución como personas curtidas por el sol desenterrando, cepillo en mano, rocas en forma de hueso de algún yacimiento lleno de polvo en Oriente Medio. Pero los hay que trabajan exclusivamente delante de una pantalla de ordenador -puede que también cubierta de polvo- observando pacientemente fósiles tales como este: ATGAACGGTACCGAAGGCCC…
En realidad tenemos un montón de yacimientos dentro de cada uno de nosotros. Nuestro ADN está repleto de genes inactivos y olvidados, de mutaciones fosilizadas de nuestros antepasados más lejanos. Cada una de las células de nuestro cuerpo lleva inscrito en su genoma la historia de nuestra especie. Podemos hallar cicatrices de las batallas luchadas contra los virus o las soluciones que desarrollamos ante los múltiples cambios climáticos que hemos sufrido. Solo se necesita un pico y un cepillo (en este caso una pipeta y un tubo de ensayo) para desenterrar esa cantidad enorme de información.
Eso es precisamente a lo que se dedica la genómica comparativa , una rama de la biología que está causando una auténtica revolución en el campo de la paleontología. Comparando las secuencias de los genes de diferentes especies podemos saber cuándo se bifurcaron sus historias evolutivas o cuándo se inventó una determinada habilidad, como el lenguaje, la visión en colores, los pelos, la respiración o los contactos sinápticos.

¿Sueñan las esponjas de mar con ovejas porosas?

La respuesta es… “No!”. Las esponjas -y me refiero a las poríferas, esos animales tremendamente simples y amorfos que viven en el lecho marino- no pueden soñar porque carecen por completo de tejido nervioso, neuronas, alma o cualquier sistema de control central. Por no tener, no tienen ningún órgano o tejido especializado. Son básicamente agregaciones de células que filtran el agua para retener los nutrientes que flotan en ella.
Por eso mi sorpresa fue mayúscula cuando, descuidadamente, me colé en la conferencia que Kenneth Kosik vino a darnos al MIT. Comentaba, visiblemente entusiasmado, que cuando se mudó de Harvard a la Universidad de California decidió hacer realidad uno de sus sueños científicos: dedicarse a buscar los orígenes evolutivos del sistema nervioso. Y no se le ocurrió otra cosa que buscarlos en los únicos animales que no disponen de él, las esponjas de mar.
Mediante las potentes técnicas bioinformáticas que ofrece la genómica comparativa, un estudiante de su laboratorio llamado Onur Sakarya hizo un descubrimiento asombroso: Encontró que la esponja Amphimedon queenslandica, uno de los animales más antiguos y más tontos que podemos encontrar por estos mares, poseía en su genoma prácticamente todas la piezas necesarias para construir las mismas sinapsis que encontramos en el cerebro humano. Pero, ¿para que querrán las esponjas todos esos genes y proteínas sinápticas?

Las sinapsis son, sin lugar a dudas, la clave del funcionamiento del cerebro. Son los puntos de contacto entre las neuronas, allí es donde se comunican, donde se envían mensajes químicos en forma de neurotransmisor. También es allí donde se almacena la memoria, ya que cada uno de los cien billones de sinapsis que tenemos en nuestro cerebro puede cambiar de forma independiente, bien potenciándose, bien debilitándose, grabando así la información que reciben del mundo exterior o de nuestros propios pensamientos interiores.

En las sinapsis encontramos una maquinaria muy especializada, llamada “densidad postsináptica ”, hecha de centenares de diferentes proteínas, cada una colocada en un lugar muy concreto, cada una con un trabajo muy definido que hacer. Forman un andamiaje fuerte pero maleable, que cambia constantemente a medida que aprendemos. Siempre había pensado que debe de haber costado muchos millones de años de dura selección natural para llegar a este diseño tan inteligente y tan eficaz.

Pero resulta que toda esa maquinaria ya ha estado allí desde los mismos orígenes del reino animal. Las esponjas, de las que los humanos nos desviamos evolutivamente hace unos 600 millones de años, ya tienen y tenían entonces la gran mayoría de estos ladrillos moleculares (en azul en la siguiente figura) que constituyen una típica densidad postsináptica humana. Únicamente les faltan unas pocas piezas, como los receptores de glutamato -las “orejas” que reciben los mensajes- (en amarillo en la figura), que no surgirán hasta unos millones de años más tarde con las medusas y las anémonas, y unos pocos elementos proteicos aún más modernos (en verde y rojo) que actúan como pegamento final para unir todas las piezas del puzzle.

En realidad no se sabe qué hacen esas proteínas en las esponjas, pero se sospecha que podrían agruparse para crear proto-conexiones en las larvas, que poseen cierta capacidad de recibir señales del exterior. Otra explicación alternativa es que las esponjas sean, en realidad, reliquias degeneradas de ancestros más evolucionados, y que en algún triste momento de la evolución perdieron su sistema nervioso y se apalancaron en el fondo del mar a vivir una existencia mucho menos estresante.

Los dominios de las proteínas

La lección que podemos aprender del trabajo de Kosik es que la vida evoluciona y soluciona sus problemas reciclando, reutilizando y combinando las piezas que ya tiene. Este fenómeno se conoce como exaptación : aprovechar inventos existentes, viejas estructuras, y reutilizarlas para una función completamente nueva. Otro ejemplo clásico son las plumas de las aves, que en su día fueron una invención de los dinosaurios para regular su temperatura corporal.
¿Y cómo se hace esto a nivel molecular? Simplificando un poco, podemos decir que un gen posee la información para fabricar una proteína, y cada proteína realiza un trabajo concreto en la célula. Pero las proteínas suelen estar formadas a su vez por dominios proteicos , es decir, fragmentos estructuralmente compactos, cada uno con una habilidad única. La función final de esa proteína será la suma de las habilidades de sus dominios. Viendo las proteínas como estructuras con piezas intercambiables (como la cabeza de Mr. Potato®, o como un puzzle, Tetris®, Lego®, Tente®, Mecano®…), podemos hacernos una idea de cómo trabaja la evolución. Recombinando estos dominios se pueden crear una infinidad de nuevas proteínas con propiedades inéditas, y a partir de ahí, funciones, órganos y especies completamente nuevas.
De entre los dominios más famosos, hay uno denominado PDZ que actúa como el Velcro®. Une selectivamente unas proteínas con otras y es crucial para mantener las sinapsis correctamente ensambladas. Los colegas de Kosik descubrieron que la similitud molecular entre los PDZ humanos y los de la esponja era de más del 90%. Es decir, el diseño básico no ha cambiado mucho en los últimos 600 millones de años.

Y es que, en el fondo, si nos ponemos las gafas de bioquímico y comparamos detenidamente los mecanismos moleculares que permiten a los humanos reflexionar sobre el origen del universo o inventar robots que paseen por Marte… y los mecanismos que les permiten a las esponjas llevar su apacible y so-porífera vida en el fondo del mar…pues, la verdad, no hay tanta diferencia.

Qué ganas tenía de poder mostraros este video…

Durante mi última visita al MIT el matemático John Bush me enseñó unas imágenes espectaculares grabadas en su laboratorio de dinámica de fluidos . “Las quiero para el blog!” casi grité. “No puedo cedértelas ahora”, dijo, “las ha filmado Discovery Channel y todavía no se han emitido. Cuando salga por televisión te las envío”.

Eso hizo el jueves pasado. ¡Disfrutémoslas!
Pero antes os pido que hagáis un pequeño esfuerzo.
Imaginaos a cámara lenta, y de cerca, el contacto de gotas chocando en el agua.
Dibujad en vuestra mente una gota cayendo sobre una superficie acuosa desde escasos cm de altura. ¿Cómo es el encuentro? Qué ocurre cuando contactan?
Por favor, imaginad la secuencia ralentizada durante segundos antes de ver el video.

¿Lo habéis hecho? Ahora alucinad un poco…

En este primer video hay un pequeño truco; las gotas están hechas de aceite de silicona.
Pero lo que veréis en el siguiente es simplemente agua cayendo sobre agua.

Aquí tenéis una secuencia más larga, con las explicaciones para Discovery Channel de John Bush.
Si queréis oír el video en inglés, sin la vocecita que he añadido, lo podéis ver aquí .

Te compras un porsche de los años 70 por ebay, se lo dejas a unos estudiantes del Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT ), ellos se encargan de buscar quien les financie el proyecto, y a los pocos meses ya han sustituido el motor de gasolina por otro completamente eléctrico capaz de alcanzar los 150 km/h y recorrer 100 millas antes de necesitar conectarse a un enchufe convencional de nuevo.

A ver… no es un modelo que compita con los vehículos eléctricos actuales. Cuando lo enchufes deberás esperar 8 horas a que esté del todo cargado, no planees llevar maletas porque las 18 baterías donadas por Valence ocupan tanto el capó como el maletero, tampoco se te ocurra hacer un adelantamiento arriesgado con su pobre aceleración de 0-100 en 22 segundos, y quizás los 40.000 euros por los que te saldría la reforma hagan que te cueste decidirte… pero según Fernando de Sisternes, ingeniero industrial español que realiza un postgrado en el MIT y forma parte del Electric Vehicle Team , competir no es el principal objetivo. “la motivación inicial fue reunir un grupo pluridisciplinar de 40 estudiantes y ser capaces de diseñar un prototipo que nos sirviera para experimentar, aprender, hacer pruebas, y también demostrar al público que construir coches eléctricos no es tan complejo como puede parecer”, dice. “Además, el proyecto ha sido tan exitoso que estamos trabajando en un nuevo modelo mejorado cuyo tiempo de carga será de 10 minutos y su autonomía más de 300 km. Y este sí podría ser competitivo!”, añade Irene Berry, la joven directora del proyecto desarrollado enteramente por estudiantes emprendedores a los que no se les escatiman recursos...

¿Qué falta para que todos conduzcamos coches eléctricos?
La gran baza a favor de los vehículos eléctricos es obvia: eliminar la dependencia del petróleo y diseñar coches que no emitan CO2 a la atmósfera. Especialmente en países como España o Dinamarca, con un gran aprovechamiento de las energías renovables, el proceso global puede ser medioambientalmente muy limpio. Pero aunque en el peor de los casos la electricidad provenga de fuentes que sí generen emisiones, la eficiencia energética de estos coches es tan superior a los convencionales que son la verdadera apuesta a perseguir.

¿quedan limitaciones para una implantación masiva? Claro… desde el punto de vista técnico el coste, la autonomía y la rapidez de carga de las baterías todavía es una limitación fundamental, pero Fernando de Sisternes lo tiene claro: “dentro de no tantos años los vehículos eléctricos serán mejores que los de gasolina en todos los aspectos; esto no será una limitación en el futuro”.

Otro punto muy importante a considerar, como apunta este recomendable artículo , es diseñar toda la red de puntos de recarga y distribución de la energía. En Australia fracasó una iniciativa que favorecía el uso de combustibles alternativos simplemente porque los usuarios no tenían suficientes puntos de repostaje a su disposición. Construir una red inteligente que vaya intercambiando electricidad entre ella y el coche es un gran reto que requiere una clara volutad política para desarrollarse, y aquí justamente es donde encaja la investigación de Fernando en el Technology and Policy Program del MIT, un programa que implica a científicos e ingenieros en grupos de trabajos multidisciplinares encaminados a desarrollar e implementar estrategias que saquen el máximo partido a nuevas tecnologías. “Si los gobiernos quieren apostar por este cambio deben dar un empujón inicial; sin un compromiso firme será muy difícil que esto llegue a implantarse. Por suerte, España ya tiene un proyecto piloto muy ambicioso”.

Fernando de Sisternes muestra mucha confianza en el futuro del coche eléctrico; para él los biocombustibles y coches híbridos son soluciones transitorias: “los biocombustibles pueden funcionar a pequeña escala en ciertas zonas donde sea fácil generarlos, pero para una implementación masiva tienen demasiados problemas colaterales, sobre todo cuando afectan a la producción de alimentos. Los “plug-in hybrids”, que funcionan con electricidad y combustible, es algo intermedio. Existirán hasta que las baterías y la infrastructura de puntos de recarga estés suficientemente extendidos, pero al final se impondrán los coches 100% eléctricos”.

Seguro que tenéis comentarios o cuestiones. Fernando se ofrece gentilmente a contestarlas en los comentarios.

Durante mi regreso a Boston, donde placer, ciencia y trabajo se entremezclan, un amigo me aconsejó: “Deberías conocer a Rubén Juanes, un profesor español del MIT que trabaja en algo muy interesante”.

- “¿En qué?”
- “Investiga cómo los fluidos se mueven entre los medios porosos”

Sonreí y me quedé unos instantes reflexionando sobre el concepto tan raro de “interesante” que tienen los científicos…, pero cuando al rato visité la web de este ingeniero coruñés y descubrí que aplicaba dicho “movimiento de fluidos en medios porosos” a averiguar cómo mejorar el rendimiento de los pozos petrolíferos, a entender los peligrosos escapes de metano de los hidratos de gas en los fondos oceánicos, y a buscar maneras de inyectar bajo tierra el dióxido de carbono emitido por las centrales térmicas, le escribí de inmediato para pedirle que nos recibiera en su despacho del departamento de ingeniería civil y medioambiental del Instituto Tecnológico de Massachussets.

Volveremos con calma a estos temas extensísimos, pero hagamos hoy honor a la filosofía con que nació este blog llamado “Apuntes científicos desde el MIT”, y todavía desde Cambridge resumamos de manera desenfadada las principales anotaciones que realicé durante mi conversación con Rubén sobre el “movimiento de fluidos en medios porosos”.

Hidratos de gas – El hielo que se enciende
Tanto las bajas temperaturas de las zonas polares como la presión existente en los fondos oceánicos hace que se produzca un fenómeno extraño: en zonas donde la descomposición de materia orgánica genera gran cantidad de gas metano, cuando el agua se congela deja atrapado este gas en su interior y forma una especie de hielo que puede llegar a encenderse.
Los hidratos de metano se descubrieron hace más de 30 años, y según algunas estimaciones estas gigantescas capas en el subsuelo oceánico y el permafrost ártico pueden llegar a contener más carbono orgánico que todo el carbón, petróleo y gas natural existente en la Tierra.
Por tanto, la primera gran línea de investigación que apareció sobre los hidratos de gas fue averiguar cómo poder extraer el metano atrapado en ellos para quizás convertirlo en una nueva fuente de energía. Según Rubén todavía hay enormes limitaciones tecnológicas para conseguir rescatar el de los océanos, pero hay regiones de Canadá en las que se han hecho ensayos prometedores sobre los hidratos situados en capas superiores.
La otra línea importantísima, y aquí aparece el “movimiento en medios porosos” de Rubén, es entender los mecanismos por los que este metano atrapado en el hielo de los sedimentos oceánicos se va escapando hasta llegar a la atmósfera y contribuir significativamente al calentamiento global del planeta.
El metano es un gas que provoca un efecto invernadero considerable, y existe un enorme interés en comprender el rol exacto que tiene en las alteraciones del clima terrestres.

¿Cuánto petróleo queda?
Rubén me cuenta que de media, en cada yacimiento petrolífero sólo se extrae el 20-30% del petróleo que contiene. El resto está demasiado impregnado en el subsuelo y es tan complicado extraerlo que con la tecnología actual no resulta rentable hacerlo. Él, analizando el “movimiento de fluidos por medios porosos”, es uno de los muchos que investiga para mejorar la recuperación de petróleo. No es un campo que cojee en financiación, cualquier pequeño avance en este aspecto tiene unas repercusiones económicas muy considerables.
No pude resistirme a la típica pregunta acerca de cuántos años de petróleo nos quedan. “No tiene mucho sentido plantearlo de esta manera”, respondió, “el petróleo nunca se terminará, simplemente dejará de utilizarse cuando su precio suba por las nubes y resulte más barato utilizar otras alternativas energéticas”. Obvio, pero insistí un poco y le pedí que valorara el baile de cifras que solemos recibir dependiendo de las fuentes. Me explicó que para obtener tales estimaciones utilizan el “ratio R/P”, que significa la relación entre las Reservas restantes y la Producción o ritmo al que se extrae. La diversidad de pronósticos es considerable, pero admite que desde hace 40 años se está repitiendo que queda petróleo para 40 años más. El motivo de que el petróleo se resista a terminarse no está en la “P” sino en la “R”: En las últimas décadas se han ido descubriendo grandes yacimientos petrolíferos que han ido aumentando las reservas contabilizadas, y además la extracción es cada vez más efectiva. Pero ojo! Rubén advierte que está todo ya tan explorado que cada vez es más improbable descubrir ningún otro gran yacimiento oculto que añada más años de vida al petróleo. La única opción para mantener el R/P estable es aprender a mejorar ese 20-30% de rendimiento en las extracciones. Ahí está el reto, y parte del trabajo sobre “movimiento de fluidos por medios porosos” de Rubén.

La epopeya de inyectar CO2 bajo tierra
Mejorar la eficiencia energética e incrementar la producción con fuentes de energía renovables es sin duda la gran apuesta del reto energético al que nos enfrentamos, pero analizando ciertos datos parece utópico imaginar un futuro libre de combustibles fósiles. “Compruébalo”, me dijo Rubén, “pero China está construyendo alrededor de 100 centrales térmicas al año”. Todas estas centrales emiten grandes cantidades de CO2 a la atmósfera. Una posibilidad para reducir estas emisiones es capturarlo e inyectarlo bajo tierra para secuestrarlo entre diferentes estructuras rocosas del subsuelo.
El asunto es controvertido porque para conseguir por esta vía un efecto significativo en la reducción del CO2 atmosférico se requiere un proyecto faraónico. Implantar a gran escala estas costosas medidas significaría sin duda un notable aumento del precio de la energía eléctrica, y además se necesitaría una legislación a nivel global que obligara a todos los productores mundiales a implantar estas tecnologías.
Pero uno de los factores más importantes a resolver antes de ponerse a construir estos sistemas es averiguar si el CO2 se quedaría permanentemente en el subsuelo, o si de alguna manera se filtraría y volvería a escaparse a la atmósfera. Como podéis imaginar, aquí se enmarca la investigación en el “movimiento de fluidos en medios porosos”. El grupo de Rubén busca las zonas idóneas para que esta inyección de dióxido de carbono capturado a la salida de las centrales térmicas sea lo más estable posible.
Rubén confiesa sus dudas de que algo tan costoso pueda llegar a implantarse de manera global, pero al mismo tiempo advierte que se necesita una solución de este estilo; los combustibles fósiles no van a desaparecer de las ecuaciones energéticas, y aunque parezca descabellado adaptar mecanismos de captura de CO2 a la salida de las centrales térmicas para inyectarlo bajo tierra, es sin duda una opción muy a tener en cuenta.
La otra inquietante opción es, como le dije hacia el final de mi visita, “que todo continúe igual y a ver qué pasa”. Vi en su cara una expresión de resignación que parecía indicarme “por desgracia, ésta también es una opción posible…”

Dejando de lado este turbador último mensaje, una de las conclusiones que saqué de nuestra charla es que “ el análisis del movimiento de fluidos por medios porosos” es muchísimo más interesante de lo que yo pensaba. De largo.
Evidentemente, una conversación así debía terminar acompañado de otros científicos en el bar con el nombre más inspirador de Cambridge: “The Miracle of Science”.

En seguida os hablo del prometedor avance que científicos del MIT han realizado en el campo de la energía solar: un nuevo catalizador que descompone el agua en hidrógeno y oxígeno de forma mucho más sencilla y eficiente que hasta ahora.
Pero antes os quiero mostrar uno de los gráficos más informativos que conozco. No es nuevo en absoluto y seguro que muchísimos ya lo habíais visto. Pero a los que no os suene, merece la pena que invirtáis medio minuto observándolo. Muestra de donde viene la energía que utilizamos, y en qué nos la gastamos. Nada más, y nada menos. Es un diagrama que ayuda sobremanera a comprender el panorama energético actual, y que deberíamos tener siempre en mente a la hora de valorar las posibilidades de las renovables, el peso relativo de la nuclear, la dependencia del petróleo, la sustitución del carbón…

El ancho de cada “tubería” indica la proporción de energía que se obtiene de cada fuente, y cómo termina distribuyéndose. La línea negra es carbón, la violeta corresponde a la biomasa, solar, eólica, geotérmica… el gris indica la energía perdida y el amarillo lo que realmente se aprovecha.
Son datos de EEUU y un poco antiguos. Aquí podéis ver cifras más actuales, pero el diagrama me perece menos ilustrativo, y la visión global no cambia sustancialmente.
Si alguien tiene acceso a una mejor fuente, que no dude en añadirlo en los comentarios.
Ahora, a por el logro del MIT:

Emular a las plantas
La idea básica no es nueva: utilizar la energía del sol para disociar el agua (H2O) en hidrógeno (H2) y oxígeno (O2), guardaros por separado, y obtener energía al unirlos de nuevo en una pila de combustible.
Las plantas hacen algo parecido con la fotosíntesis, y los científicos ya hace tiempo que son capaces de reproducir este proceso en el laboratorio.
Pero en temas energéticos lo más importante no es si algo se puede hacer o no, sino a qué precio y con qué rendimiento.
Separar el oxígeno del agua era un proceso costoso que requería unas condiciones difíciles de implantar a gran escala. El hito del grupo liderado por Daniel Nocera ha sido encontrar un catalizador formado por materiales baratos (cobalto y fósforo) que permite hacer la reacción a pH neutro y en condiciones de temperatura y presión normales.
Según Nocera , “Es lo que estábamos buscando desde hace años. La energía solar siempre se había considerado limitada, una solución lejana. Ahora podemos plantearlo seriamente como algo potencialmente ilimitado y cercano.”

En detalle: La electricidad obtenida por energía solar (o eólica) llega a un electrodo sumergido en una solución acuosa. Allí, gracias al catalizador de cobalto y fósforo se empieza a separar el H2O en oxígeno y protones (H+). Luego, otro electrodo une los protones formando hidrógeno gas (H2).
Esta segunda reacción todavía necesita mejorar, porque utiliza un electrodo de platino al que se debería encontrar un sustituto más barato. Pero no es lo que más preocupa a los investigadores. El gran reto era disociar el oxígeno de forma sencilla, y esto es lo que acaban de conseguir.
Una vez separados H2 y O2, puedes guardarlos y utilizar una pila de combustible “convencional” para volver a generar agua y liberar energía cuando la necesites.
En el fondo el hidrógeno es un vector, una manera de guardar la energía del sol (o eólica) y poder utilizarla de noche, cuando esté nublado o no sople el viento.
Almacenar energía de forma barata y en dispositivos de un tamaño que puedas alojar en tu casa es uno de los grandes problemas de fuentes de energía intermitentes, como algunas renovables.
El hallazgo de Nocera está en una etapa científica, pero puede significar un punto de inflexión en las expectativas de aprovechamiento de la energía solar. Ahora falta un laborioso trabajo de ingeniería para desarrollar dispisitivos que quizás permitirán ensanchar la fina línea violeta del diagrama con que hemos abierto el post.

Las dos principales obsesiones científicas de Robert Langer son crear nuevos tejidos de manera artificial, y lograr enviar fármacos a lugares específicos del cuerpo, que vayan suministrando dosis de manera inteligente. Sus progresos están siendo tan prometedores, que por eso ha sido galardonado con el Premio Príncipe de Asturias 2008 .
Hablaremos de su trabajo científico en un futuro post. Si ahora tengo que extraer 3 preguntas de la entrevista que le hice el pasado viernes en su despacho del MIT , me quedo con las siguientes:

Soñar, asumir riesgos, y trabajar
Pere: ¿Cómo puede alguien llegar a tener más de 1000 artículos publicados, 600 patentes, y recibir tantísimos premios? Además de ser brillante, ¿qué facultades o condiciones se necesitan?

Langer: Dirigir un grupo muy grande de excelentes investigadores! (risas). No, en serio, hay un par de cosas muy importantes.
Pero primero déjame decir que en ciencia también debemos diferenciar entre calidad y cantidad; y me gusta creer que nuestro laboratorio ofrece sobretodo calidad.
Para generar impacto e inventar cosas nuevas, es muy importante tener una actitud arriesgada. Yo siempre he buscado nuevos retos, he soñado mucho, y he intentado busca formas diferentes de resolver problemas. Si tuviera que escoger dos cualidades para conseguir calidad (la cantidad se consigue de manera diferente) diría: ser soñador, y querer hacer algo que resulte positivo para el mundo.

Pere: Te lo pregunto de otra manera. Tu laboratorio cuenta con más de 100 investigadores. Piensa en ese investigador/a que destaca sobre el resto, al que le ves unas características especiales. El que puede conseguir grandes hitos en el futuro y convertirse en un científico de primera línea mundial. ¿Cuáles son estas facultades que percibes? Y ¿qué le aconsejarías para que su carrera fuera exitosa?

Langer: Entiendo… aquí hay varias personas con las posibilidades que describes, y la verdad, son bastante diferentes entre ellas. Pero ciertamente tienen elementos en común. Son inteligentes, sin duda. Y trabajan durísimo. Sin trabajo duro es difícil destacar en ciencia. Pero además son soñadores, tienen mucha pasión por su trabajo, y asumen riesgos en las investigaciones. No se conforman con lo establecido. Intentan enfocar los problemas de forma diferente, y nunca abandonan. De hecho, este sería uno de los consejos principales. La investigación es difícil y a menudo muy sacrificada. Se necesita ser perseverante.
También es necesario tener un pensamiento positivo. Tener en cuenta que casi todo es posible; hay pocas cosas que no están a nuestro alcance. Si luchas fuerte, le dedicas tiempo, y no abandonas, los retos se pueden conseguir.

Premiar y potenciar el éxito
Pere: El entorno también resulta determinante. En un país como EEUU, con el poder y dinero que mueve la industria… ¿Cómo puede la Universidad retener a alguien como tú?

Langer: En mi caso particular, a mi me encanta este trabajo. Investigar de manera libre, estar en contacto con estudiantes, ser mi propio jefe... y quizás el MIT es especial en este sentido. Porque dispone de estudiantes excelentes, muy buenos colaboradores, y una clara vocación de impacto en la sociedad. Aquí desarrollamos invenciones, pero también creamos licencias y fundamos empresas. Yo he estado involucrado en la constitución de más de 20 compañías, y el MIT me facilita este proceso. Si quiero, tengo permiso para dedicar un día a la semana a mis asuntos.
Es tremendo. La mayoría de empresas que ves por los alrededores del campus, y en la zona de Kendall Square, han sido fundadas por gente del MIT a partir de patentes desarrolladas aquí. Es enorme. Parte del éxito se debe al extraordinario trabajo de la oficina de licencias. Fundar una compañía es un matrimonio. Es un matrimonio entre el inventor, el venture capitalist (inversor de riesgo) que provee el dinero, los científicos que formarán parte de la compañía, y los empresarios que la dirigirán. Este no es un matrimonio fácil. Y cuando se empieza a crear patentes, y licencias… se involucran abogados en el proceso, y comienzan a pensar en qué podría ocurrir durante los siguientes 10 años que haría fracasar el proyecto... Es costoso, pero la Licensing Office del MIT cohesiona muy bien este matrimonio. Hace que las cosas funcionen.

Combinar conocimiento
Pere: Interdisciplinariedad; bonita palabra. Todo el mundo habla de ella, y pocos la aplican de verdad. ¿Qué significa para ti, en lo más profundo, fusionar la medicina con la ingeniería, y por qué tu laboratorio apuesta tan fuerte por la interdisciplinariedad?

Langer: Bueno… los problemas que nosotros abordamos son absolutamente interdisciplinarios: Ingeniería de tejidos para crear nuevos órganos, suministro específico de fármacos en lugares y dosis concretas… para abordarlos necesitamos biólogos, diversos tipos de ingenieros, químicos, expertos en ciencia de materiales, médicos… pero además, yo soy de los que quiere desarrollar todo el proceso completo. No me conformo en hacer sólo una pieza del puzzle, ni quedarme en la fase del descubrimiento. Yo pretendo recorrer todo el camino desde la idea inicial y la investigación científica, hasta la implantación de posibles terapias en pacientes. Y para combinar todo esto necesitas un equipo interdisciplinario. En el laboratorio tenemos científicos de 10 áreas diferentes desde hace mucho tiempo. Es muy constructivo, y se crea un ambiente tremendamente enriquecedor para todos ellos.
Sobre la fusión de la ingeniería y la biología; esta es la nueva frontera. Las dos disciplinas han conseguido hitos extraordinarios, pero combinarlas nos permite plantear posibilidades que antes parecían imposibles.
Por ejemplo: Phil Sharp es un grandísimo biólogo, uno de sus investigadores descubrió el RNA de interferencia (RNAi). Pero para hacer un producto que algún día pueda ayudar a las personas, debemos hacer que llegue a la célula. Estamos trabajado juntos para conseguir suministrar fármacos directamente en las células enfermas de los pacientes.

En otro post podremos profundizar en el prolífico y diverso trabajo científico de Robert Langer, y quizás fijarnos en su visión personal de la ciencia. Además de ser el paradigma del emprendedor, dispone de un carisma muy especial. Participó en uno de nuestros seminarios y explicó lo costosos que habían sido sus inicios, cuando todos sus compañeros ingenieros se dirigían a la industria petrolífera. Él estaba obsesionado con algo diferente. En una entrevista de trabajo le dijeron que si lograba mejorar un determinado proceso industrial en un 0,1 %, eso implicaría ganancias de millones de dólares. Por suerte, ese argumento no le convenció lo suficiente.

Fue una agradable sorpresa descubrir que habían escogido una foto mía para la portada de “The Legacy”, el librito que los actuales Knight Fellows preparamos para los que vendrán el año siguiente.
Es la excusa perfecta para retomar un tema apasionante que había quedado en el tintero hace unas semanas: Mi visita a Drew Endy , uno de los líderes mundiales en el campo emergente de la biología sintética.
La colonia de bacterias rosáceas que observáis en la foto dibujando las letras MIT no son microorganismos convencionales. Son un producto del laboratorio de Drew, cuyas técnicas en programación de ADN y “Synthetic Biology” van un paso por delante de la manipulación genética “tradicional”.

Olvidad la ingeniería genética (*)
La idea, a lo burdo, es la siguiente: la ingeniería genética, tal y como la entendemos, coge genes de diversas especies, los mezcla, los altera, los duplica, los silencia… juega con las secuencias genéticas y estructuras que ya existen en el mundo vivo. La biología sintética representa un nuevo escalafón: se trata de diseñar estructuras biológicas de novo. Drew Endy me dijo: “quiero diseñar y construir organismos vivos, o programar ADN para que ejecute instrucciones genéticas que se comporten como yo prediga”.
En el fondo se trata de no estar restringidos por la naturaleza, sino de diseñar constituyentes celulares con funciones absolutamente noveles. Drew añade: “hace miles de años nuestros ancestros empezaron a comprender las propiedades de las rocas, sus diferencias… (esto es ciencia, y sería análogo a la biología), luego utilizaron estas rocas y materiales que tenían en su entorno para construir edificios… (esto es tecnología, y equivaldría a la ingeniería genética actual), y posteriormente empezamos a diseñar materiales sintéticos con propiedades mejores de las que podíamos encontrar en la naturaleza (esto es lo que hará la biología sintética).”

Vida desde cero
Cuando le pregunté sobre Craig Venter y su intento de crear vida artificial, puso cara de indiferencia, y dijo: “lo que hace Craig Venter es como ir a una librería, empezar a leer un libro en voz alta, y pedir a un amigo que vaya copiando tus palabras. Luego, revisas el texto y quitas frases, añades alguna de otro libro, modificas palabras… hasta que el resultado es suficientemente diferente como para decir que se trata de una nueva obra. Yo no pretendo esto. Yo quiero escribir un libro desde cero, totalmente original”.

Pero matiza que este no es el principal objetivo de su laboratorio. Su verdadera misión es crear estándares para “hacer fácil y a gran escala” el proceso de construir sistemas vivos. Utiliza el siguiente símil: “Hay gente que diseña lenguajes de programación informáticos, y otros utilizan estos lenguajes para crear aplicaciones como Skype, facebook, google...Yo no estoy interesado en una aplicación determinada, sino en sentar las herramientas y las bases generales de la biología sintética para que permita hacer todo tipo de productos de forma fácil y eficiente.”

"2012: El diseño de cromosomas eucariotas debería ser rutinario" (*)
Sobre aplicaciones futuras, Drew vino a decir un “quien sabe”. Está convencido de que será una revolución, sobretodo en procesos industriales en el campo de la energía, de la agricultura y alimentación, salud… pero de nuevo, él no está interesado en un campo en concreto sino en todos a la vez.
De golpe sacó de un cajón 4 frascos. “¿Sabes qué es esto?”, me preguntó. Leí las etiquetas y respondí: “Guanina, Citosina, Timina y Adenina; las bases del ADN”. Continuó: “Cada frasco vale sólo 250 dólares, son materiales extraídos de caña de azúcar. Con estos 4 frascos, que cuestan 1000 dólares, hay cantidad suficiente para sintetizar 30 veces el material genético de todos los seres humanos de la Tierra. Las posibilidades que esto ofrece son amplísimas. No te puedo decir cuáles serán las primeras grandes aplicaciones, ni cuándo llegarán, pero no es algo de 50 años, ni 30, ni 20. Estamos avanzando a un ritmo exponencial”.

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PD:
La foto de la placa de cultivo me la tomó Felix Moser, un investigador del laboratorio de Drew Endy. Le pedí que me enviara un mail con 4 líneas describiendo las bacterias, y por qué eran especiales. Os traduzco literalmente su respuesta:
“Estas bacterias han sido programadas para producir grandes cantidades de proteína fluorescente roja (RFP). Para ello hemos utilizado estructuras estándares disponibles en el “Registro de Partes Biológicas Standard ” del MIT. La comunidad de investigadores en biología sintética, especialmente los estudiantes de la competición iGem , utilizan los materiales de este registro para programar estructuras intracelulares con una aproximación que a menudo va más allá de la ingeniería genética tradicional”