Inteligencia Artificial transforma genes microbianos en generadores de combustibles renovables

Aunque la ciencia y la tecnología son campos diferentes, pueden colaborar estrechamente. Un ejemplo destacado es la informática y el hardware, donde se combinan nuevos materiales y experimentos para desarrollar chips más rápidos. No obstante, nuestro enfoque ahora es cómo la biología cuántica y la inteligencia artificial (IA) han sido utilizadas para modificar genes microbianos y generar combustibles renovables.

A pesar de décadas estudiando el genoma humano, animal y vegetal, todavía enfrentamos limitaciones al modificarlos para obtener resultados deseados. La clave puede estar en los microorganismos, que pueden sintetizar y transformar una amplia gama de sustancias. Muchos procesos en el mundo son llevados a cabo por estos diminutos organismos, presentes en todas partes.

La inteligencia artificial ha permitido mejorar las herramientas de modificación genética CRISPR. Investigadores del Laboratorio Nacional de Oak Ridge han modificado el genoma de microbios utilizando su experiencia en biología cuántica, bioingeniería y IA. La IA se utilizó específicamente para perfeccionar la tecnología CRISPR Cas9, en la cual un ARN guía dirige la enzima Cas9, que se une y corta la cadena del genoma en la posición deseada.

Mejorar el ARN guía usando biología cuántica permitió estudiar los efectos de la estructura electrónica en las propiedades químicas. Esta estructura es crucial para que el complejo enzima ARN guía Cas9 se una al ARN del microbio. Los científicos desarrollaron un modelo de IA llamado “bosque aleatorio iterativo” que incluía datos de 50,000 ARN guía para el genoma de E. coli. Con esto, pudieron identificar pistas esenciales para aumentar la eficiencia de los ARN guía y mejorar la fermentación bacteriana y la producción eficiente de combustibles renovables.

El resultado fue un mayor entendimiento de las reglas de diseño y la creación de ARN guía con una eficiencia de corte óptima para un conjunto de especies microbianas. Para realizar esto, utilizaron el superordenador Summit del ORNL con una velocidad de 200 petaFLOPs. Ahora, pueden crear mejores herramientas CRISPR Cas9 para todas las especies, incluido el genoma humano, lo que podría mejorar la investigación y el desarrollo de nuevos medicamentos centrados en áreas específicas del genoma.

En resumen, la IA ha permitido modificar genes microbianos para generar combustibles renovables y podría tener aplicaciones significativas en ámbitos como la medicina.