Cualquier cosa, incluyendo células vivas, puede ser una computadora si tiene capacidad para procesar funciones lógicas, almacenar datos y transmitir información. Seguro que no es lo primero que te viene a la mente cuando piensas en computadoras, pero ante el fin próximo de la era del silicio, parece que la biología será el nuevo gran campo de desarrollo para la computación.
Desde hace tiempo que nos gusta comparar nuestras creaciones tecnológicas con nosotros. Desde la era industrial nos hemos visto como una “máquina perfecta”, como “el diseño de la naturaleza”. Esta idea nos ha inspirado para inventar tecnología a nuestra imagen y semejanza, algo muy notorio en cada aspecto de la cultura actual: las computadoras y máquinas están pensadas para hacer mejor nuestros trabajos y ayudarnos a resolver problemas.
Si el reto actual con la inteligencia artificial es que desarrolle emociones y la capacidad de aprender de manera adaptable, el de la computación es romper las barreras del silicio por medio de una plataforma orgánica. Si lo analizamos a profundidad, podemos ver que la intención es crear vida sintética, un organismo superior en términos de inteligencia y durabilidad, inspirado en nosotros mismos y, ¿por qué no?, un sucesor nuestro, quizá en el cuerpo de nuestra descendencia.
Una de las ideas predominantes para el futuro es el de simbiotizarnos con inteligencia artificial, ir “más allá de lo humano” para transformarnos en ciborgs súper inteligentes y libres de enfermedades, seres prácticamente inmortales. Eso no será posible sin cambiar de plataforma. La idea no es convertirnos en robots fríos, calculadores, hiperlógicos, metálicos, sino en seres más flexibles, más adaptables, más longevos, más inteligentes, incluso más sensibles. No se trata de perder lo que nos hace humanos, sino de optimizarlo.
El primer paso sería crear una biocomputadora que pueda hacer todo lo que hacen nuestras computadoras actuales, pero con el añadido de permitirnos controlar nuestros procesos biológicos y los de la naturaleza. Las aplicaciones a futuro de esta tecnología serían desde transformar nuestro cuerpo hasta controlar el medio ambiente por medio de organismos modificados genéticamente, así como la creación de especies nuevas que nos ayuden a mejorar las condiciones climáticas del planeta o colonizar mundos extraterrestres. Y aunque puede parecer el escenario de otra película de ciencia ficción que nunca llegará a suceder, como especie ya hemos dado los primeros pasos en esta dirección.
Biología sintética y bioengeniería: las piedras angulares de la biocomputación
Drew Endy y su equipo en la Universidad de Stanford ha trabajado varios años desarrollando biología sintética, así como ingeniería de componentes biológicos estandarizados, dispositivos y partes, colectivamente llamados “BioBricks”. Es uno de los fundadores del Registry of Standard Biological Parts de MIT, una colección de partes genéticas usadas para el ensamblaje de sistemas y dispositivos en biología sintética. También es conocido por oponerse a la propiedad intelectual de la información genética y es un activista del acceso libre a esta información, además de uno de los pioneros en promover la biología de código abierto.
Endy y su equipo trabajan actualmente en crear una biocomputadora y ya desarrollaron las 3 piezas clave para lograrlo: un sistema de almacenamiento, un sistema de transmisión y recepción de datos, y transistores biológicos.
Drew Endy es conocido en el mundo científico tanto por estos descubrimientos como por no tener problemas al hablar de los beneficios de la bioengeniería y biología sintética y de sus posibles problemas. El científico reconoce que, en las manos equivocadas, este tipo de investigación podría crear regímenes autoritarios nunca antes vistos e incluso varios escenarios apocalípticos; sin embargo, también considera, como otros grandes genios del siglo XXI, que los beneficios que podríamos obtener como especie sobrepasan los escenarios peligrosos.
Para Endy, desarrollar una biocomputadora es el primer paso para una nueva ciencia médica en la que las enfermedades congénitas y los padecimientos como el cáncer y la diabetes dejen de ser un problema para nuestra especie y también es un paso fundamental para romper con las limitantes de la evolución natural. La biología sintética puede darnos la capacidad de detener el envejecimiento, de crear nuevas funciones en el cuerpo humano (como la capacidad de fotosíntesis), incluso de tener “poderes” como comunicación mental a través de una especie de Internet biológico inalámbrico.
Y mientras estas cosas todavía se encuentran fuera de nuestro alcance, Endy cree que dentro de unos 20 0 30 años, es decir, más o menos para cuando se estima que lleguemos a la singularidad, tendremos la capacidad de comunicarnos con nuestro ecosistema de una manera nunca antes pensada, así como de simbiotizarnos con nuevos sistemas de computación biológica.
El primer paso: el disco duro celular
En 2012, el equipo de Endy desarrolló por medio de manipulación de ADN el equivalente a un sistema de memoria celular que permite grabar, almacenar y borrar información entre células. El sistema, llamado RAD o recombinación direccionable de módulo de datos, permite alternar secuencias de ADN entre 2 estados celulares, el equivalente a un interruptor binario.
En un estado, la orientación del ADN equivale a un “0” y en otro a un “1”, lo que permite la captura de información similar al lenguaje computacional. A diferencia de otros sistemas de monitoreo biológico, desde microchips que navegan por el flujo sanguíneo hasta nanocables que se anclan al corazón u otros músculos (o la malla neuronal), este proceso no tiene limitantes y permite utilizar células de modo similar a discos duros.
El proceso se ejecuta por medio de una enzima extraída de bacteriófagos que permite cortar y recombinar ADN. La enzima recombinasa mueve un segmento de ADN y lo cambia de posición una y otra vez para emular el sistema binario sin tener que modificar el funcionamiento fundamental de las células con la capacidad de un bit en cada interruptor. El propósito del equipo es combinar 8 de estos módulos RAD para producir un byte y crear sistemas de memoria de alta capacidad.
Mientras que las aplicaciones más inmediatas serían en el campo médico, tanto para monitorear el funcionamiento de órganos como del sistema inmune, no es complicado imaginar cómo un sistema así podría ayudarnos a manipular las neuronas (o incluso otras células del cuerpo) para mejorar nuestra memoria o nuestra capacidad natural de procesamiento, es decir, nuestra inteligencia.
Sería posible agregar una nueva capa a nuestro cerebro, como propone Elon Musk con la malla neuronal. La diferencia entre estos conceptos es que la capa biocomputacional ni siquiera tendría que ser implantada, sino que podría ser programada para que nuestro cerebro la creara y generara nuevos tipos de neuronas de modo “natural”. Sería como si aceleráramos la evolución millones de años. Eso no sería posible sólo con este sistema; para ello es necesario dar 2 pasos más que exploraremos a continuación.
El segundo paso: el Internet biológico
En 2013, Endy y su equipo en Stanford desarrollaron un método para transmitir información entre células modificando un bacteriófago, un virus que infecta bacterias. Debido a que el bacteriófago sólo es un hilo de ADN empaquetado en proteínas y cualquier cosa puede codificarse en el ADN, eligieron el espécimen M13 para usarlo como comunicante entre células, ya que a diferencia de otros virus, no destruye a su célula huésped. Después, lo modificaron para que pudiera enviar información entre células de mamífero.
El sistema de comunicación M13 es, según los ingenieros de Stanford, similar a una red de información inalámbrica para células. El M13 empaqueta hilos de ADN programados, infecta células y libera estos mensajes en ADN una vez que se encuentra dentro de una célula. Cualquier información puede enviarse de este modo, desde una frase en un libro hasta una secuencia que codifique proteínas fluorescentes.
El sistema M13 incrementa dramáticamente la cantidad de información que puede ser transmitida entre células, en contraste con el modelo previo desarrollado por el equipo de Endy, que se basaba en moléculas de azúcar de 1 bit en el sistema de glucosa a 80,000 bits en el actual. El M13 también puede transmitir información a larga distancia. Para el equipo de Stanford este paso puede representar el parteaguas para poder desarrollar tejido y órganos artificiales, así como biomateriales que no tienen análogos en la naturaleza. Además, al tratarse de un sistema de información, puede convertirse en una especie de “Internet biológico” una vez que se desarrolle más la tecnología.
El Internet biológico permite la comunicación entre células y esto, traducido a gran escala, permite la sincronización de órganos con sistemas de monitoreo. Imaginemos que en el futuro tengamos una computadora que pueda leer la información de nuestro cuerpo con el contacto físico, como hacen los escáneres de huella digital, sólo que este escaneo sería constante. Por medio de un programa podríamos enviar a nuestro cuerpo señales para producir una enzima específica, un anticuerpo o, incluso, modificar un gen en nuestras células madre.
Yendo más lejos y si es posible la comunicación a larga distancia como asegura Endy, el Internet biológico podría convertirse en un sistema para comunicarnos por medio de señales químicas, como ya hace nuestro cuerpo, sólo que tendríamos la capacidad de guiarlas de manera muy precisa para “enviar mensajes privados” entre una persona y otra sin utilizar dispositivos. Dicho de otro modo, telepatía. Para eso, claro, haría falta un tercer paso antes de poder crear una biocomputadora.
El tercer paso: biotransistores
Hace un par de años Endy y su equipo lograron el último paso para poder crear una biocomputadora: crearon un transistor biológico, llamado “transcriptor”, que utiliza al ADN y ARN en vez de electrones y responde a funciones lógicas.
A diferencia de un transistor actual que regula electrones a través de un nanocable, el transcriptor controla el flujo de ARN polimerasa (la enzima que produce ARN) en un hilo de ADN. Para crear biocomputadoras con la capacidad de funcionar a través de una amplia gama de organismos, los investigadores utilizaron enzimas que funcionan en animales, plantas, bacterias y hongos. Como un transistor que amplifica las señales eléctricas para permitir que viajen más distancia, el transcriptor amplifica la lógica genética para permitir pequeños cambios en la actividad enzimática y desencadenar cambios mucho mayores en la expresión de los genes.
Debido a que el biotransistor puede computar lógica digital, puede decirnos si una célula ha sido expuesta a estímulos como la cafeína o la glucosa. Así, una célula puede ser programada para comenzar o detener su reproducción con base en ciertos factores y, por medio del Internet biológico, permitir la coordinación de grupos de células.
El sistema puede ayudarnos en un futuro a detectar enfermedades de manera temprana, así como a desarrollar medicamentos naturales dentro del cuerpo; también nos permitiría, en teoría, amplificar nuestras habilidades cognitivas, controlar nuestro ritmo de envejecimiento, así como crear computadoras vivas y biodegradables. De cierto modo, este sistema nos daría la capacidad de hacer de cualquier cosa: desde árboles hasta mascotas. Y aunque puede sonar mórbido imaginar a nuestro gato como un hotspot de bio-wi-fi del futuro, también puede ser una solución a nuestro uso de recursos no-biodegradables y contaminantes, como el plástico.
¿Cómo sería un mundo bio-computacional?
Como mencioné, la posibilidad de que la inteligencia artificial sea parte de nosotros es algo que ha comenzado a ser cotidiana y cuando lo imaginamos la única manera que se nos ocurre es por medio de un implante metálico. ¿Y si el futuro abandonara el uso de metales y plásticos?
Por un lado, los robots indestructibles de metal no se irían, pues su funcionalidad radicaría en su resistencia y durabilidad y pocas cosas lo logran mejor que el metal, aunque tarde o temprano abandonaremos también estos materiales y los cambiaremos por los nanotubos de carbono y otras estructuras similares. Quizá no dejaremos de tener grandes cerebros robóticos en los núcleos de compañías como Google o Facebook, pero en cuanto a nuestras transformaciones, lo más probable es que prefiramos lo orgánico.
El hecho de poder convertir árboles en servidores sin que los árboles dejen de ser árboles, nos permitiría tener un sistema de computación en nube eficiente y verde. En lugar de postes y cables tendríamos plantas que generan oxígeno e Internet. No necesitaríamos conectar nuestras computadoras a la fuente eléctrica y tampoco sería necesario cargar con un dispositivo: todo estaría integrado en nuestro cuerpo y se alimentaría con energía orgánica.
Poder controlar ciertas especies sintéticas, como algas y corales artificiales nacidos de clones, nos llevaría a revertir con facilidad los estragos que hemos causado por la industrialización. Al modificar nuestro genoma, seríamos capaces de desplazarnos más rápido y sin cansarnos, en sistemas de transporte ecológicos, como carros, trenes y aviones solares y bicicletas más veloces y seguras.
Sumado a los robots que harían la mayoría de nuestros trabajos, a que nuestros edificios serían orgánicos y duraderos (quizá vivos, como árboles gigantescos), nuestra calidad de vida incrementaría exponencialmente. Quizá nuestro gato no sería un hotspot, pero sin necesidad de afectar su estado emocional ni su vida interior, podríamos monitorear su salud por medio de unas cuantas células que trabajen en silencio.
Como dice Endy, todo eso será posible si la investigación se mantiene abierta y existe cooperación tanto entre la comunidad científica como entre la población civil. De otro modo, los escenarios futuros pueden no ser tan benéficos e incluso, nunca existir.
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