Substituição de microcircuitos de silício por bactérias para sistemas computacionais
Agência ID/DICYT Substituir os atuais microcircuitos de silícios e cobre por organismos vivos, como as bactérias, para que sejam utilizados em sistemas computacionais, é um dos objetivos de Eduardo Santillan Zeron, cientista do Centro de Pesquisa e Estudos Avançados (Cinvestav).
De acordo com o pesquisador do Departamento de Matemáticas do Cinvestav, no futuro existirão biocomputadores, cuja informação não será transmitida por impulsos elétricos, como atualmente ocorre, mas através de mensagens químicas, de modo que para atingir este tipo de tecnologia estão sendo desenvolvidos osciladores biológicos, isso é, sistemas que mandam sinais em lapsos de tempo determinados.
Explicou que na natureza há muitos osciladores, por exemplo, as batidas constantes do coração e o mecanismo de sono e vigília (chamado ciclo cicardiano) dos animais superiores.
“No entanto, esses sistemas só existem naturalmente em organismos multicelulares. A idéia geral de nosso projeto é obter e cultivar bactérias que, ao receber um sinal químico, liberem uma substância, uma proteína, por exemplo, em ciclos determinados de tempo”.
Para o matemático, que recentemente recebeu o Prêmio de Pesquisa da Academia Mexicana de ciências na área de Ciências Exatas, um dos principais desafios para conseguir isso é introduzir, através de uma modificação genética, um sistema de “ligar e desligar” dentro de referido microorganismo; já que os micróbios não o possuem de maneira natural, eles nunca dormem, descansam ou param.
Este projeto de pesquisa, afirma, requer várias etapas, uma delas consistente em construir modelos matemáticos e utilizar simulações aleatórias para estabelecer o tipo de gene que deve ser implantado nas bactérias para estabelecer as bio-oscilações.
Uma vez obtido o modelo adequado, é necessário encontrar as peças básicas (genes) e armá-las na ordem correta. Para tanto, recorre-se a biólogos experimentais, a fim de saber se já se conhece algum gene com as características buscadas. Finalmente, realiza-se a modificação genética.
“Ainda que pareça simples, a tarefa é extremamente complexa, pois primeiro é preciso desenvolver um modelo matemático adequado que apresente as oscilações desejadas, que não sejam muito rápidas, nem muito lentas”, detalhou o também Pesquisador Nacional Nível II.
Um segundo desafio, complementa, é que a simulação seja compatível com a própria natureza da bactéria. Por exemplo, encontrar um gene e uma proteína exigidos para o desenvolvimento do bio-oscilador.
Por isso, durante alguns testes realizados por seu grupo de pesquisa, “descobrimos, no momento de tentar introduzir as mudanças na bactéria, no nosso caso a Escherichia coli, que a molécula de proteína era muito grande, de modo que foi impossível fazê-la passar através da membrana celular, ou seja, da barreira natural que separa o interior do microorganismo do meio ambiente. Desse modo, a partir de então procuramos alternativas mais promissoras”, afirmou Santillan Zeron.