Olvídese del circo de pulgas. Dos equipos de científicos han desarrollado de manera independiente los inicios de un circo de gusanos tecnológicamente sofisticado. Ellos han combinado la ingeniería genética con un novedoso sistema de seguimiento con el fin de iluminar unas células específicas del gusano microscópico C. elegans y controlar el movimiento del organismo, haciendo que se arrastre hacia adelante o hacia atrás. Con sólo un destello de luz, podrían incluso estimular a los gusanos a poner sus huevos.

Si bien estas hazañas suenan entretenidas, la tecnología tiene un fin práctico. Esto ayudará a los investigadores a conocer cómo los circuitos neuronales básicos colaboran en la detección y respuesta de su medio ambiente, por ejemplo, cuando un gusano huele la presencia de alimento y se arrastra hacia él.

La pieza central de estos trucos con gusanos es la optogenética—una tecnología de ingeniería genética que permite a los científicos controlar la actividad de las neuronas mediante haces de luz. Los investigadores añaden genes para proteínas sensibles a la luz a ciertas células del organismo. A continuación, pueden utilizar colores de luz específicos para activar o silenciar células o circuitos en concreto, lo que a su vez pone de manifiesto el papel que estas células y circuitos juegan en el sistema nervioso general.

"Esencialmente, utilizamos un simple proyector LCD a distancia, para controlar la mente y el movimiento del gusano", escribió en un correo electrónico Hang Lu, profesor asociado de ingeniería química y biomolecular del Instituto de Tecnología de Georgia. "Podemos hacer 'bailar' a los gusanos' o que 'asientan' con la cabeza o 'meneen' la cola mediante el control del patrón de contracción de los músculos; podemos controlar la 'mente' del gusano haciendo brillar luz sobre algunos neuronas sensoriales para hacer 'pensar' al gusano que está siendo tocado en la cabeza o la cola, o que debe iniciar un movimiento hacia atrás o continuar su movimiento hacia delante. "

Christopher Fang-Yen, profesor auxiliar de bioingeniería en la Universidad de Pensilvania, señala que la optogenética es un "tipo de dispositivo de control remoto para las neuronas." Fang-yen formó parte de uno de los dos equipos de investigación.

Aunque los científicos pueden dirigir genéticamente las proteínas sensibles a la luz a subconjuntos específicos de las células, este enfoque tiene sus limitaciones. Por ejemplo activar o silenciar células individuales resulta muy difícil. Así que los equipos de la Universidad de Harvard y del Instituto de Tecnología de Georgia han desarrollado un método para seguir las células individuales en unos gusanos que se arrastraban dentro una placa de Petri.

En lugar de una lámpara de alta intensidad, se utiliza una serie de proyectores para realizar un seguimiento del animal ", explica Fang-yen, quien llevó a cabo la investigación siendo un investigador postdoctoral en la Universidad de Harvard y en colaboración con el estudiante de posgrado Andrew Leifer. "Hacemos que un ordenador analice la imagen y proyecte un sólo haz de luz en los tejidos que queremos estimular, lo que nos aporta el control espacial y temporal de un animal que se mueve libremente. "

Ed Boyden, líder del Grupo de Neurobiología Sintética del MIT y uno de los creadores de la optogenética, indica que la investigación "proporciona una valiosa prueba de concepto de cómo se pueden utilizar las tecnologías de procesamiento digital de luz para aumentar la caja de herramientas moleculares. Incluso cuando es imposible lograr la especificidad molecular total, es posible dirigir luz a células concretas con precisión. "

Los científicos han desarrollado otros métodos para controlar el comportamiento animal, tales como el implante de electrodos de microchips, que se han utilizado para controlar remotamente un escarabajo volador. Sin embargo, una de las ventajas del nematodo C. elegans es que es transparente; sólo con enfocar luz sobre el animal se desencadena la actividad neuronal. También tiene un sistema nervioso sencillo y bien definido. Las 302 neuronas del gusano han sido cartografiadas con precisión.