El MIT convierte bacterias en transistores vivientes
Científicos del MIT han transformado bacterias en transistores vivientes, abriendo la puerta a plantas con ordenadores biológicos incorporados que pueden detectar y responder a su entorno
Investigadores del MIT han modificado genéticamente bacterias para que funcionen como transistores, lo que les permite crear "placas de circuitos vivientes" como las que se muestran. Crédito: Cortesía de los investigadores, editado por MIT News.
ScienceDaily.com
Instituto Tecnológico de Massachusetts/4 de septiembre de 2026
Resumen: Investigadores del MIT han creado “transistores” bacterianos que pueden conectarse entre sí para formar circuitos biológicos capaces de realizar cálculos y dirigir señales químicas. Algún día, estas computadoras biológicas podrían recubrir las raíces o las hojas de las plantas, detectando amenazas ambientales y activando automáticamente sus defensas
HISTORIA COMPLETA
Investigadores del MIT han modificado genéticamente bacterias para que funcionen como transistores, creando "placas de circuito" vivientes que pueden imprimirse sobre material de cultivo dentro de una placa de Petri.
En la electrónica convencional, los transistores actúan como interruptores que controlan el paso de la corriente eléctrica a través de un circuito. En el sistema del MIT, las células bacterianas modificadas genéticamente desempeñan una función similar al regular el movimiento de pequeñas moléculas señalizadoras. Estas moléculas, a su vez, transmiten información a otros componentes del circuito biológico.
Los investigadores crearon dos tipos de transistores bacterianos y tres cepas bacterianas adicionales que actúan como relés entre ellos. En conjunto, estas cinco cepas proporcionan un conjunto modular de componentes que pueden organizarse para construir prácticamente cualquier tipo de circuito. En el nuevo estudio, el equipo demostró circuitos capaces de sumar dos o tres entradas y dirigir una sola entrada hacia un destino seleccionado.
"Hemos creado algunos componentes iniciales de arquitectura informática de uso común, pero cualquier operación puede construirse con estas cinco variantes", afirma Hamid Doosthosseini, doctor en Filosofía (promoción de 2025), investigador postdoctoral del MIT y autor principal del nuevo estudio.
Una posible aplicación consiste en colocar estos circuitos biológicos en las hojas o raíces de las plantas. Allí, las bacterias podrían procesar información sobre las condiciones ambientales, ayudando a las plantas a detectar y responder a factores de estrés como la sequía o las plagas.
Christopher Voigt, director del Departamento de Ingeniería Biológica del MIT, es el autor principal del artículo, publicado recientemente en Nature Chemical Biology . Haorong Chen, antiguo investigador postdoctoral del MIT, también figura como coautor.
Transformando células bacterianas en transistores
Los circuitos de biología sintética se construyen generalmente mediante la ingeniería de células para producir proteínas y factores de transcripción que interactúan entre sí. Estos sistemas pueden programarse para realizar tareas como detectar una molécula específica y generar una respuesta determinada.
Estos circuitos pueden realizar diferentes funciones lógicas, pero su complejidad es limitada. Los investigadores generalmente necesitan factores de transcripción distintos para cada operación, de modo que las señales no interfieran entre sí. Dado que solo se dispone de un número limitado de factores de transcripción adecuados, existe un límite práctico en cuanto a la complejidad que puede alcanzar un circuito dentro de una sola célula. Además, integrar demasiados circuitos en una célula puede sobrecargar su maquinaria de producción de proteínas.
El equipo del MIT abordó el problema de manera diferente. En lugar de colocar un circuito completo dentro de una sola celda, diseñaron celdas individuales para que funcionaran como componentes similares a transistores que pudieran conectarse en diferentes configuraciones.
Para estos componentes, los investigadores utilizaron Pantoea agglomerans, una bacteria que crece comúnmente en superficies, incluidas las de las plantas. Diseñaron dos versiones de transistores bacterianos que responden a una molécula llamada OC6. Un tipo se activa al entrar en contacto con la molécula, mientras que el otro se desactiva.
Cada transistor también detecta una segunda molécula objetivo, la OC 12. Dependiendo de si la OC 12 está presente y de si el transistor se ha activado, la célula bacteriana produce una molécula de salida llamada OHC 14.
Conectando células vivas
El equipo modificó genéticamente tres cepas de Pantoea agglomerans para que funcionaran como relés. Estas células convierten la señal OHC 14 en otra señal de salida que sirve como entrada para el siguiente transistor. De esta forma, los componentes bacterianos individuales pueden conectarse entre sí como si fueran piezas en un circuito electrónico.
Por ejemplo, los investigadores construyeron un interruptor bidireccional utilizando dos transistores que detectan OC 12. Dependiendo de una entrada de interruptor independiente, el sistema envía esa información a través de diferentes líneas de relé antes de pasarla a transistores adicionales para su posterior procesamiento.
Para ensamblar los circuitos, los investigadores imprimieron colonias bacterianas en placas que contenían agar, el cual sirve como medio de cultivo. Cada colonia se colocó a unos 5 milímetros de su vecina más cercana. Este espaciado ayuda a garantizar que las señales químicas lleguen solo a la siguiente colonia en la secuencia, permitiendo que la información se transmita a través del circuito en una sola dirección.
Construyendo circuitos biológicos más complejos
Los investigadores demostraron que el mismo transistor bacteriano podía realizar varias operaciones lógicas dependiendo de su posición dentro de un circuito. Estas incluían compuertas de "múltiples entradas", "OR" e "implicación".
Al conectar varios transistores, el equipo también creó sistemas más sofisticados. Los circuitos podían sumar dos señales, procesar varias señales simultáneamente o funcionar como un demultiplexor, que recibe una señal de entrada y la dirige a uno de varios destinos posibles en función de una señal de control independiente.
El circuito más grande demostrado en el estudio contenía 24 colonias bacterianas interconectadas y fue diseñado para sumar dos entradas.
"Este trabajo demuestra que podemos lograr funciones más complejas conectando funciones más simples en células individuales", afirma Voigt. "Desde el punto de vista computacional, no hay nada que tu iPhone pueda hacer que estos circuitos no puedan hacer".
Sin embargo, existe una gran diferencia en la velocidad. Cada cálculo realizado por los circuitos bacterianos tarda aproximadamente ocho horas, mucho más de lo que requeriría una computadora electrónica. No obstante, para aplicaciones biológicas, los investigadores afirman que este ritmo aún puede ser práctico.
"No pretendemos sustituir a los ordenadores, sino introducir el control computacional en la biología. Si hay bacterias en la raíz de una planta, o si la propia planta realiza los cálculos, ejecutar una simple operación durante la noche es lo suficientemente rápido en relación con una temporada de crecimiento", afirma Voigt.
Computadoras vivientes para la agricultura
Una posible aplicación es la agricultura. Si estos circuitos se pudieran colocar en las raíces de las plantas, se podrían programar para detectar diferentes tipos de estrés. Cuando el sistema reconozca una señal específica, podría activar una respuesta correspondiente, como la producción de un fungicida.
La investigación fue financiada, en parte, por la Agencia de Proyectos de Investigación Avanzada de Defensa de los Estados Unidos y por la Actividad de Proyectos de Investigación Avanzada de Inteligencia de los Estados Unidos.
___________
Fuente de la noticia:
Materiales proporcionados por el Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT) . Texto original de Anne Trafton. Nota: El contenido puede haber sido editado para ajustarse al estilo y la extensión.
______________
Referencia de la revista:
Hamid Doosthosseini, Haorong Chen, Christopher A. Voigt. Circuitos impresos vivos mediante la impresión de transistores bacterianos . Nature Chemical Biology , 2026; DOI: 10.1038/s41589-026-02300-3
________
Instituto Tecnológico de Massachusetts. «El MIT convierte bacterias en transistores vivientes». ScienceDaily. ScienceDaily, 4 de septiembre de 2026. < www.sciencedaily.com/releases/2026/09/260901070526.htm > .
