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Uno podría pensar que hay tantos lenguajes de programación, para todos los propósitos, que ya nadie requiere de algo más. Sin embargo, el MIT ha desarrollado un lenguaje llamado Cello, basado en Verilog, que es un lenguaje de descripción de hardware que originalmente se usaba para diseñar circuitos digitales pero que los biólogos del MIT han hallado la forma de crear circuitos codificados de ADN. Sí, así como se lee, de ADN.

La idea fundamental de esto parte de que los biólogos ya podían diseñar módulos genéticos para poder realizar trabajos específicos y ensamblarlos en los sistemas. El problema es que el uso de estos módulos requería de un profundo conocimiento de cómo las cosas trabajan a ese nivel. Uno podría, para hacer una analogía, que es como tener a un experto en sistemas digitales de hace unos años, y que para armar un circuito tenían que entender mucho de la parte electrónica de los chips que podían usarse.

El equipo de investigación trabajó por mucho tiempo para diseñar 14 implementaciones diferentes del ADN usando compuertas NOR/NOT que podrían trabajar en conjunto en cualquier combinación sin interferir con otras acciones. Parte del proceso de compilación del código de Verilog es el encontrar las combinaciones NOR/NOT que se conectan naturalmente de forma que creen el circuito deseado. El problema combinatorio se resuelve usando una búsqueda “breadth first” (búsqueda en anchura (https://es.wikipedia.org/wiki/B%C3%BAsqueda_en_anchura)) o bien usando el método de Monte Carlo. El mejor circuito se convierte en muchas de las diferentes secuencias de ADN que podrá producir el circuito.

Lo que sorprende es que todo parece trabajar correctamente. Para citar el artículo en donde se reportan los resultados: “Cello fue aplicado a 60 circuitos del Escherichia Coli, donde la función del circuito se especificó usando el código de Verilog y transformado a la secuencia del ADN. Estas secuencias se construyeron sin tener que ajustar nada, requiriendo unos 880,000 pares bases del ensamble del ADN. De estos, 45 circuitos funcionaron correctamente en cada estado de salida. […] Considerando todos los circuitos, el 92% de los 412 estados de salida funcionaron como se predijo”.

cello01Los circuitos se diseñaron para medir cosas como la concentración de oxígeno o glucosa y la respuesta. uno de los circuitos usa siete compuertas lógicas y 12,000 pares base. Este es el circuito biológico más grande construido a la fecha. Las aplicaciones de esta tecnología parecen ser enormes, como por ejemplo, construir circuitos genéticos de forma muy sencilla. Así, podrían crearse células para crear drogas, por ejemplo.

El software funciona actualmente considerando la genética de la E. Coli, pero puede trabajar con otras bacterias. La idea serpia escribir un programa y compilarlo para que “corriera” en diferentes organismos.

Referencias:

GitHub 
Cello 
i-programmer 

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