Una IA simula 500 millones de años de evolución y crea una nueva molécula con tecnología

Un grupo de científicos ha logrado lo que hasta hace poco parecía ciencia ficción: utilizar inteligencia artificial para simular 500 millones de años de evolución y diseñar una proteína completamente nueva, inexistente en la naturaleza.

Este avance, liderado por la startup EvolutionaryScale, podría marcar el comienzo de una nueva era en la biología sintética, permitiendo la creación de proteínas diseñadas con precisión para resolver problemas científicos, médicos y ambientales.

El estudio, publicado en la revista Science, detalla cómo los investigadores desarrollaron un modelo de inteligencia artificial llamado ESM3, diseñado para analizar y generar proteínas a partir de datos biológicos masivos.

A diferencia de otros modelos de IA conocidos por el público, como ChatGPT, que se centran en el procesamiento del lenguaje, ESM3 se especializa en descifrar la compleja estructura de las proteínas, que son los componentes fundamentales de la vida.

Este modelo fue entrenado con una base de datos de más de 3.150 millones de secuencias de proteínas recolectadas de diversas fuentes, desde microorganismos en la selva amazónica hasta organismos que habitan en los respiraderos hidrotermales del fondo del océano.

Gracias a esta información, la IA pudo recrear un proceso evolutivo equivalente a 500 millones de años en un tiempo récord, diseñando una proteína fluorescente que, en condiciones naturales, habría tardado siglos en aparecer.

El resultado de este experimento es esmGFP, una proteína fluorescente similar a las que se encuentran en ciertos organismos bioluminiscentes, como los corales y algunas medusas. Sin embargo, esmGFP no es una simple copia de una proteína existente: su secuencia genética solo comparte un 58% de similitud con su pariente más cercano conocido.

Esto significa que, si hubiera surgido de manera natural, habría requerido alrededor de 500 millones de años de evolución para desarrollarse a partir de un ancestro común.

Las proteínas fluorescentes, como las que inspiraron esmGFP, tienen diversas aplicaciones en la ciencia. Se utilizan, por ejemplo, en investigaciones biomédicas para marcar células y observar procesos biológicos en tiempo real. La capacidad de diseñar nuevas proteínas con propiedades mejoradas podría abrir la puerta a avances significativos en la medicina, la biotecnología y la conservación del medioambiente.

El desarrollo de esmGFP tiene profundas implicaciones para la ciencia y la tecnología. La capacidad de diseñar proteínas desde cero podría revolucionar múltiples industrias:

• Medicina: podrían crearse proteínas específicas para tratar enfermedades, desde nuevas vacunas hasta terapias personalizadas para el cáncer.
• Biotecnología: se podrían diseñar enzimas para fabricar productos químicos de manera más eficiente y sostenible.
• Medioambiente: algunas proteínas sintéticas podrían utilizarse para degradar plásticos u otros contaminantes, ayudando en la lucha contra la contaminación.

Además, este experimento ofrece una pista sobre una de las preguntas más debatidas en la biología evolutiva: ¿es la evolución un proceso totalmente aleatorio o sigue patrones predecibles? La creación de esmGFP sugiere que, bajo ciertas condiciones, la evolución puede seguir caminos anticipables, lo que apoya la idea del “determinismo” evolutivo, es decir, que las presiones selectivas pueden hacer que ciertos resultados sean inevitables.

Los investigadores de EvolutionaryScale afirman que este es solo el comienzo. Al igual que otras inteligencias artificiales, ESM3 seguirá mejorando con el tiempo, permitiendo diseñar proteínas cada vez más complejas y útiles.

Si bien el estudio actual se enfocó en una proteína fluorescente, en el futuro podrían diseñarse proteínas con funciones mucho más especializadas, desde fármacos hasta materiales biológicos con propiedades innovadoras. La posibilidad de crear proteínas sintéticas con aplicaciones prácticas es enorme y podría cambiar la forma en que abordamos problemas de salud, industria y medioambiente.