En 1813 se cantó por primera vez la Marcha Patriótica en la casa de Mariquita Sánchez de Thompson, hoy el Himno Nacional Argentino. En el bicentenario del origen de este símbolo patrio, un equipo de investigadores y estudiantes del Instituto de Tecnología de la Universidad sintetizó los acordes del Himno en el ADN de una bacteria. Esta iniciativa, que surgió con el objetivo de integrar arte y ciencia, se desarrolló en el marco de las actividades de investigación y desarrollo del laboratorio de Biología Sintética de los UADE Labs y la licenciatura de bioinformática de la Universidad.
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El equipo estuvo a cargo del director de la carrera, el doctor Federico Prada, quien señaló a Argentina Investiga que la idea comenzó como una prueba de concepto. “Queríamos demostrar que era posible almacenar información no biológica en ADN utilizando herramientas informáticas simples. También queríamos lograr un acercamiento de la sociedad a la bioinformática: partiendo de lo lúdico (en este caso de la música) y la historia (el Himno Nacional) pretendíamos llegar a profesores y estudiantes de todos los niveles educativos. Hago esta aclaración respecto de los objetivos ya que nuestro trabajo no se trata de un descubrimiento inédito. Usando como base dos publicaciones recientes de las revistas ‘Science’ y ‘Nature’, desarrollamos nuestro propio algoritmo y le dimos este giro didáctico y educativo”.
Para la prueba, el equipo decidió comenzar por la información musical. En primera instancia trabajaron en la transformación de la información contenida en una partitura (notas, tiempos, volúmenes) al lenguaje genético (escrito en formato de nucleótidos). En rigor, el objetivo del trabajo no fue almacenar el himno dentro de una bacteria sino, más bien, incluir toda esa información en una molécula de ADN. La bacteria fue simplemente la herramienta biológica para lograr copias fidedignas del Himno Nacional Argentino en grandes cantidades y por un costo irrisorio.
Federico Prada señaló que el análisis de la información musical fue posible gracias a la participación de una estudiante de Bioinformática que, además, es concertista: Verónica di Mateo. “Ella nos ayudó a comprender la estructura de dicha información y comenzamos a construir un algoritmo o función matemática capaz de transformar cada nota en una secuencia única de nucleótidos. El desarrollo del algoritmo estuvo principalmente en manos de otro estudiante de Bioinformática, Guido de Luca. Esta etapa fue sin dudas la más laboriosa. No obstante, en dos meses logramos el objetivo”, comentó Prada con satisfacción.
Julieta Nafissi, otra de las docentes que participó activamente del proyecto, aclaró que en paralelo a este desarrollo se construyó la página web donde la herramienta “BaNDA” (http://adnmusica.uade.edu.ar/) pueda estar disponible para el público en general. “Nos interesaba mucho que alumnos y docentes de educación media, terciaria y universitaria la utilizaran como estrategia para el acercamiento hacia la genética" data-toggle = "tooltip" title = "La ingeniería genétic es la tecnología de la manipulación y transferencia de AD de un organismo a otro, que posibilita la creación de nuevas especies, la corrección de defectos genéticos y la fabricación de numerosos compuestos.">Ingeniería genética y la Bioinformática. Esta herramienta de manejo intuitivo permite convertir cualquier archivo musical (MIDI) al lenguaje genético de cuatro letras (A, T, C y G), o viceversa. Esto es muy divertido ya que cualquier persona puede observar su tema favorito en formato de ADN o, por el contrario, escuchar cómo suena el virus de la gripe H1N1” resaltó la licenciada Nafissi.
Los protocolos para modificar o introducir información genética en el ADN tienen casi 40 años de vida en los cuadernos de los biólogos moleculares que se dedican a la ingeniería genética. Por eso este paso fue relativamente trivial. Para lograr este objetivo, lo primero que hubo que decidir fue dónde colocar la información “foránea”. En la bacteria existen dos posibilidades: se puede colocar en el “disco rígido”: su genoma, es decir la secuencia de ADN cromosómico, o en el “pen drive” llamado plásmido, -moléculas de ADN extracromosómico circular o lineal que se replican y transcriben en forma independiente del ADN cromosómico-. En este último caso, si bien la capacidad es limitada, su manipulación es mucho más simple. Por eso mismo el equipo seleccionó esta última estrategia. Una vez sintetizados los fragmentos correspondientes a la introducción del Himno Nacional, se procedió a transformar la bacteria en un plásmido llamado pUC57. El proceso de transformación consistió en incorporar el ADN foráneo dentro de la bacteria. El plásmido no sólo portaba el fragmento del Himno Nacional, sino que además le proporcionaba a la bacteria la capacidad de crecer en presencia de un antibiótico. De esta manera, sólo aquellas bacterias que incorporaron el plásmido pudieron sobrevivir en el ambiente de trabajo. Esta etapa del proyecto estuvo a cargo de Julieta Nafissi, quien trabajó con los alumnos de la carrera de Bioinformática.
¿En qué afecta a la bacteria el hecho de que su ADN contenga información no biológica? La respuesta es muy sencilla: “En nada”. La bacteria funciona como una biblioteca que simplemente almacena los “libros” que se le agreguen. A pesar de utilizar los nucleótidos de la bacteria (en realidad, los mismos nucleótidos presentes de cualquier individuo de nuestro planeta) el fragmento de información colocado dentro de la bacteria no tiene ningún significado biológico. Dicho en otras palabras, el mensaje está escrito con las mismas letras que usa la vida pero en un idioma diferente.
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Si bien el algoritmo desarrollado por los investigadores de UADE sólo puede transformar información musical en secuencias de ADN, con algunos ajustes, cualquier tipo de información (imágenes, texto, videos, etcétera) podría ser convertida a formato ADN. En efecto, de entre todos los sistemas y dispositivos de almacenamiento de información conocidos (comerciales, demos y biológicos), el ADN obtiene el primer puesto cuando se mide la densidad de información almacenada. A modo de ejemplo, la cantidad de bits por mm3 de material es casi 1.000 veces mayor en el ADN que en un disco rígido o una memoria flash. En este sentido, esta técnica significa un verdadero cambio de paradigma en los sistemas de almacenamiento de información. Todo se podría guardar en este formato siempre y cuando los costos de síntesis de ADN bajen lo suficiente como para hacerlo viable.
Federico Prada, Director de la Licenciatura en Bioinformática de UADE