Imaginemos una computadora construida no con chips de silicio, sino con enzimas que interactúan: los catalizadores biológicos que impulsan los procesos químicos de la vida. Esto no es ciencia ficción; Investigadores de la Universidad de Radboud en los Países Bajos han creado precisamente un dispositivo de este tipo. A diferencia de las computadoras tradicionales que dependen de una programación rígida, esta “computadora química” se adapta y aprende a través de las interacciones dinámicas de sus componentes moleculares, ofreciendo una visión de un futuro donde la computación se fusiona con la biología.
Durante décadas, los científicos han tratado de replicar la notable adaptabilidad de los sistemas vivos dentro de dispositivos artificiales. Las células perciben sin esfuerzo los nutrientes, las hormonas y los cambios de temperatura, ajustando su comportamiento en consecuencia. Imitar esta complejidad en sistemas no biológicos ha resultado un desafío. La mayoría de los intentos de construir “computadoras químicas” han sido demasiado simplistas o demasiado inflexibles para captar la interacción matizada de las redes biológicas.
Este nuevo enfoque adopta un rumbo diferente. En lugar de programar meticulosamente cada paso químico, los investigadores ensamblaron un sistema en el que siete enzimas distintas residen en pequeñas perlas de hidrogel empaquetadas dentro de un tubo. Un líquido que fluye que transporta cadenas cortas de aminoácidos (péptidos) sirve como entrada de la computadora. A medida que estos péptidos encuentran las enzimas, cada enzima intenta escindirlos en sitios específicos.
Sin embargo, este no es un proceso lineal. El corte de una enzima altera la forma del péptido y los sitios de corte disponibles para las enzimas posteriores, creando un efecto en cascada. Esta intrincada danza de reacciones químicas genera patrones en constante cambio dentro del sistema. Estos patrones se convierten en el lenguaje a través del cual la computadora interpreta la información.
“Podemos pensar en las enzimas como el hardware y los péptidos como el software”, explica Dongyang Li, investigador del Instituto de Tecnología de California que no participó en el estudio. “Este sistema resuelve nuevos problemas en función de los insumos”.
Sorprendentemente, este sistema dinámico exhibe características que recuerdan a la memoria biológica. Debido a que las reacciones químicas ocurren a diferentes velocidades, la red retiene un rastro de señales pasadas, lo que le permite reconocer patrones que se desarrollan a lo largo del tiempo. Por ejemplo, puede distinguir entre pulsos de luz rápidos y lentos, lo que demuestra su capacidad para rastrear cambios en lugar de simplemente reaccionar a entradas estáticas.
Esta “computadora química” no está sujeta a las limitaciones de los circuitos tradicionales. Detecta las fluctuaciones de temperatura, clasificándolas con notable precisión (con un error promedio de 1,3 °C entre 25 °C y 55 °C), e incluso puede discernir niveles de pH y responder a ritmos de pulsos de luz. Todo esto se logra sin necesidad de recablear ni rediseñar sus componentes químicos principales.
El equipo quedó asombrado por la eficiencia del sistema dado su modesto tamaño. El potencial de ampliación es enorme. El investigador Wilhelm Huck imagina un futuro en el que sistemas más complejos, que incorporen docenas o incluso cientos de enzimas, podrían traducir directamente señales ópticas o eléctricas en químicas, permitiéndoles interactuar con sistemas biológicos de formas completamente nuevas.
Este trabajo innovador marca un paso significativo hacia cerrar la brecha entre la computación artificial y biológica. Abre las puertas a aplicaciones innovadoras, desde sensores altamente adaptables hasta interfaces biocompatibles que integran perfectamente la tecnología con los organismos vivos.
