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ECCO: un ejército de ordenadores bacterianos para recuperar el equilibrio medioambiental

Hablamos con Ángel Goñi-Moreno, investigador del Centro de Biotecnología y Genómica de Plantas, que ha sido seleccionado por el Consejo Europeo de Investigación (ERC) en su convocatoria Consolidator Grants 2021
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Disponer de un “ejército” invisible de bacterias programadas para devolver el equilibrio a medio ambientes degradados. La premisa del proyecto ECCO estará más cerca de la realidad que de la ciencia ficción gracias al investigador Ángel Goñi-Moreno, del Centro de Biotecnología y Genómica de Plantas (centro mixto entre la UPM y el INIA-CSIC), quien acaba de ser seleccionado por el Consejo Europeo de Investigación (ERC) como uno de los ganadores de su convocatoria Consolidator Grants 2021.  

Doctor en Ingeniería Informática por la UPM, Goñi-Moreno acumuló experiencia en biología sintética, de sistemas y biofísica durante sus estancias postdoctorales en la Universidad de Manchester y en el Centro Nacional de Biotecnología del CSIC. En Reino Unido también fue investigador principal y profesor de la Universidad de Newcastle (2016-2020), antes de recalar en el CBGP.

“El núcleo de ECCO es hacer posible que los desarrollos en biología sintética y bioingeniería sean aplicables a la resolución de problemas medioambientales como la biodegradación o incluso otros relacionados con la agricultura 2.0”, explica a este periódico. Goñi-Moreno y su equipo programarán bacterias para que actúen de una manera que no se da en la naturaleza, degradando los agentes contaminantes y dotando de estabilidad al entorno.

Solventar un problema global

Durante los próximos 5 años -periodo en el que contará con el apoyo del ERC- el investigador y su equipo probarán sus progresos en suelos contaminados en los que, preferiblemente, haya plantas. El objetivo de la investigación en esta fase no es acelerar la llegada al mercado de posibles soluciones, sino construir herramientas efectivas en ecosistemas controlados en el laboratorio. “Si todo va bien, ya nos romperemos la cabeza en el futuro para aplicarlas en entornos reales. Por el camino hay que resolver además otras cuestiones regulatorias relacionadas con los organismos modificados genéticamente y que no están del todo claras”, añade.

ECCO viene a intentar solventar un problema hasta la fecha sin resolver por la comunidad científica. Actualmente, los avances en biología sintética no se pueden emplear en estos entornos por no ser robustos a largo plazo. “Hasta ahora, toda la programación biológica que hemos sido capaces de completar funciona como una pequeña memoria; un sistema combinatorio capaz de seguir ciertas reglas. Pero hay un problema: esa programación no dura en el tiempo, su uso es inmediato. Las bacterias mutan, evolucionan, y lo más frecuente es que en ese proceso pierdan el programa o dejen de funcionar correctamente”.

Goñi-Moreno recuerda que afrontar problemas ecológicos de largo recorrido y amplio impacto requiere de ordenadores bacterianos que funcionen mucho tiempo. Esta es la principal barrera que ECCO quiere derribar. Para ello, construirán circuitos genéticos que computen la información de forma robusta, sin cambios en su funcionamiento. “La clave es la evolución: queremos diseñar determinadas dinámicas evolutivas en las que sí podemos influir”.   

Paradigma multidisciplinar

En el proyecto, los investigadores generarán un caldo de cultivo sonde se crucen informática y biología. “Siempre me han gustado las ciencias de la computación. Aunque parezca difícil de entender, es lo que sigo haciendo ahora: construyo y programo sistemas que procesan información. La cadena entrada-procesamiento-salida que da sentido a la computación la podemos implementar en tecnología convencional o en material biológico -bacterias, ADN- pero no deja de ser un sistema físico que computa información”.

Bajo este paraguas, modificarán bacterias. “Cuando hablamos de programarlas es una metáfora, pero no muy desencaminada de la realidad. Así actuarán donde los ordenadores tradicionales no llegan”, detalla Goñi-Moreno. “Podrán vivir sintiendo otro tipo de información de entrada procedente del entorno degradado y guardarla en su memoria para enfrentarse a futuros escenarios”. El investigador se refiere a algoritmos programados con código genético.

La ayuda del ERC contribuirá a trasladar esta mezcla interdisciplinar a la primera línea del panorama científico español. "En el mundo anglosajón y en otros entornos ya nos encontramos con grupos muy fuertes en biología sintética”. Goñi-Moreno asegura que destinará la gran parte de los 2,1 millones de la Consolidator Grants a recursos humanos. “Es lo más importante. Cinco años de estabilidad es algo muy raro en nuestro trabajo. Disponemos de un periodo en el que, si todo va bien, es posible obtener resultados interesantes”.

Los seis integrantes de ECCO se dividirán entre expertos computacionales -matemáticos, informáticos- que realizarán modelos y simulaciones matemáticas, y aquellos con formación en biología molecular o sintética, que implementarán y testearán los modelos. “La dinámica de trabajo será como una rueda. El teórico diseña y simula, y el experimental implementa y mide. Ambos cada vez con más información para afinar al máximo”.

Más allá de la ayuda económica

El apoyo europeo llega en un momento en el que la ciencia y la investigación españolas siguen sin recibir el empuje que requieren. “El enlace entre ciencia pública y financiación privada es débil en España. No existe un tejido industrial que promueva o invierta en aplicaciones de este tipo”, opina Goñi-Moreno. “Por otra parte, la financiación pública debería ser de largo la mayoritaria. La ciencia, al igual que la educación o la sanidad, es un bien público del que no podemos prescindir”.

“Siempre hace falta más, pero no sólo en términos monetarios”. El investigador apunta a un tejido laboral que define como precario. “Algo típico de España es que las distintas legislaciones se centran en el personal investigador, pero un centro de investigación no funciona sin un buen personal técnico y de gestión, por brillantes que sean los investigadores. Hay que diseñar carreras de futuro que atraigan a este perfil de profesionales. Debemos evitar el abandono y la rotación constantes”.

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