Un interruptor de ADN

Científicos estadounidense descubren el modo de utilizar genes para regular el flujo de una corriente eléctrica.

Vivimos obsesionados con tener dispositivos electrónicos cada vez más potentes y pequeños. Y en su carrera por idear aparatos que satisfagan esa obsesión, los ingenieros han acudido a casi todo: transistores miniaturizados, chips que caben en la cabeza de un alfiler, ordenadores que funcionan bajo las leyes de la física de partículas minúsculas... Ahora, han puesto su punto de mira en lo más íntimo de nosotros mismos: el ADN. Y es que un equipo de científicos de la Universidad Estatal de Arizona, liderados por el biodiseñador Nongjian Tao, ha descubierto el modo de utilizar genes para regular el flujo de una corriente eléctrica. Hablando en plata: de fabricar interruptores que actúan como el botón con el que apagamos y encendemos la televisión pero a una escala 1.000 veces más pequeña que el grosor de un cabello. Su propuesta fue publicada ayer en la revista «Nature Communications».

El ADN es la molécula que contiene las instrucciones con las que se «fabrica» un ser vivo. Es una fuente de información organizada en genes que se activan o desactivan durante el desarrollo biológico. Pero esa molécula, como todas las sustancias y cuerpos del cosmos, tiene sus propias propiedades físicas: tiene un tamaño, un peso, una dureza, una flexibilidad, una forma... y una capacidad determinada de conducir la electricidad. El ADN funciona como una cadena con muchos eslabones (tantos como pares de bases tiene la información genética) y los ingenieros han logrado hacer pasar una carga eléctrica por esos eslabones. En realidad ya se logró hacer hace algo más de un año, aunque entonces se advirtieron ciertas limitaciones en la técnica. Por ejemplo, solo se podría transmitir electricidad en el espacio de tres eslabones. Además, no se podía utilizar la cadena como un interruptor de encendido y apagado: es decir, una vez trasmitido el flujo no había modo de detenerlo. No había botón de «off».

El equipo de Tao ahora ha modificado químicamente el ADN de manera que puede ser utilizado como un sensor a nivel molecular. Con un dispositivo de este tipo se podrían medir procesos biológicos implicados en enfermedades, en la fotosíntesis o en el crecimiento de animales. Y además, se podría haber dado el primer paso hacia una nueva forma de energía renovable.

La idea es pensar en la electricidad como si fuera agua. Los ingenieros han encontrado un modo de que esa corriente de «agua» pase a través de una molécula de ADN y se pueda detener o activar a discreción. Para ello hacen que los electrones se comporten de dos maneras diferentes. Pueden actuar como ondas o saltar de eslabón a eslabón de la cadena, como quien cruza un río saltando de piedra en piedra. En su trabajo han utilizado una sola molécula y han modificado la estructura de las letras que la componen (A, C, T y G. Referidas a Adenina, Citosina, Guanina y Timina, que son las bases nitrogenadas que se mezclan para formar la cadena de ADN). La interacción de estas sustancias con otro grupo que se intercala entre ellas, llamado antraquinonas, es responsable de algunas reacciones químicas naturales que están detrás de los impulsos eléctricos del corazón o el cerebro.

Los expertos han analizado diferentes composiciones moleculares, cambiando el orden de las citadas letras, para descubrir qué cadenas son las más adecuadas para conducir electricidad. En otras palabras, han manipulado el ADN como quien trata de buscar diferentes cables mezclando hebras de cobre hasta dar con la formulación que mejor ayuda a la transmisión de energía. El siguiente paso sería poder reproducir estos experimentos con cadenas cada vez más largas y encontrar el modo de introducir las moléculas interruptoras en un dispositivo a nanoescala. Quizás de ese modo se podrían fabricar máquinas del tamaño de una molécula que funcionaran mediante impulsos eléctricos y sirvieran para conocer, diagnosticar o reparar tejidos de plantas, animales y personas a nivel celular.