Biología Marina

Durante milenios, las personas han escrito mensajes secretos con tinta invisible, que solo podían leerse bajo ciertas luces o después de desarrollarse con ciertos químicos. Ahora, los científicos han ideado una forma de codificar mensajes con los colores de bacterias brillantes.

La técnica, denominada esteganografía por matrices impresas de microbios (SPAM), crea mensajes que se pueden enviar por correo, desbloquear con antibióticos y descifrar con un equipo simple. Se describe en el procedimientos de la Academia Nacional de Ciencias¹.

Durante años, los científicos han podido codificar mensajes en moléculas biológicas como el ADN o las proteínas. El biólogo Craig Venter escribió su nombre, junto con varias citas, en el ADN de las bacterias parcialmente sintéticas que dio a conocer el año pasado.².

Manuel Palacios, químico de la Universidad de Tufts en Medford Massachusetts, y sus colegas adoptaron un enfoque más simple al encriptar mensajes usando siete cepas de Escherichia coli bacterias. Cada uno fue diseñado para producir una proteína fluorescente diferente, que brilla en un color diferente bajo la luz adecuada.

“Realmente queríamos utilizar rasgos fácilmente observables”, dice Palacios. Técnicas como la de Venter requieren un equipo sofisticado para secuenciar el ADN y desbloquear el mensaje. “En nuestro caso, bastarían diodos emisores de luz y un iPhone”, apunta Palacios.

Las colonias de bacterias se cultivan en filas de puntos emparejados, cada combinación de dos colores corresponde a una letra, dígito o símbolo diferente. Por ejemplo, dos manchas amarillas significan una ‘t’, mientras que una mancha naranja y una verde denotan una ‘d’. Una vez que crecen, el patrón de colonias se imprime en una hoja de nitrocelulosa, que se coloca en un sobre. El destinatario puede usar la hoja para volver a hacer crecer las bacterias en el mismo patrón y descifrar el mensaje.

Eligiendo lo correcto E. coli tensiones, la gente podría enviar mensajes que aparecen después de períodos específicos de tiempo, o degenerar lentamente como los memos autodestructivos del programa de televisión y la serie de películas Misión imposible.

Palacios también ha desarrollado formas de convertir los antibióticos en claves que desbloquean los mensajes ocultos, al vincular los genes de las proteínas fluorescentes con la capacidad de resistir antibióticos específicos. Para probar el principio, creó una hoja de SPAM que, cuando se expone al antibiótico ampicilina, decía “este es un mensaje biocodificado de la universidad walt lab @ tufts 2011”. Si usó la droga kanamicina en su lugar, las bacterias brillaron en diferentes colores, lo que se traduce en “usted ha usado el código incorrecto y el mensaje es un galimatías”.

Colonias codificadas

El proyecto fue financiado por la Agencia de Proyectos de Investigación Avanzada de Defensa de los Estados Unidos (DARPA), que desafió a los laboratorios a encontrar formas de transmitir información codificada utilizando señales químicas en lugar de eléctricas. Pero algunos expertos en criptografía piensan que la bacteria nunca saldría del laboratorio de dispositivos de Q.

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“Es un concepto inteligente, pero como método para ocultar información no es especialmente práctico”, dice Meredith L. Patterson, investigadora de seguridad de la empresa de seguridad de redes Red Lambda, con sede en Orlando, Florida. Hay tan pocos antibióticos que un descifrador de códigos podría fácilmente aplicarlos todos a una hoja de SPAM para descubrir el mensaje. “Es trivial aplicar la fuerza bruta a la solución”, añade Patterson.

Un criptógrafo inteligente podría solucionar este problema codificando mensajes diferentes pero plausibles con cada antibiótico. “Si la kanamicina cede ‘asaltaremos las playas de Pas de Calais’ y la ampicilina cede ‘asaltaremos las playas de Normandía’, Hitler aún tiene que decidir adónde enviará sus tropas”, dice Patterson.

Los mensajes codificados pueden resultar atractivos para DARPA, pero en la práctica, dice Palacios, “esa es la última aplicación para la que se utilizaría”. Él está más interesado en el potencial de marcar con agua los organismos modificados genéticamente con ‘códigos de barras biológicos’, para rastrear su procedencia y prevenir falsificaciones.

El equipo ahora está tratando de codificar mensajes en microbios más robustos, como levaduras o bacterias formadoras de esporas; y organismos más complejos, como las plantas, aprovechando la variación en las formas de las hojas o los patrones de las raíces. “Cuantos más rasgos tenga, más información podrá incorporar en ese momento”, dice Palacios.

• Referencias

  1. Palacios, MA et al. Proc. Natl Acad. Sci. EE.UU http://dx.doi.org/10.1073/pnas.1109554108 (2011).
  2. Gibson, DG et al. Ciencias 329, 52-56 (2010). | Artículo | ISI | ChemPort |

Un aumento en el sentimiento antinuclear después del desastre de Fukushima en Japón en marzo ha estancado el ambicioso plan de India para la expansión nuclear.

El plan, impulsado por el primer ministro Manmohan Singh, tiene como objetivo utilizar reactores importados de Estados Unidos, Francia y Rusia para aumentar la capacidad de energía nuclear del país de los actuales 4.780 megavatios a 60.000 megavatios para 2035, y proporcionar una cuarta parte de la energía del país para 2050. Pero ahora hay dudas de que los objetivos se cumplan alguna vez si persisten los temores por la seguridad.

Los funcionarios dicen que las precauciones de seguridad son suficientes para hacer que los reactores propuestos, algunos de los cuales se ubicarán a lo largo de las costas, sean inmunes a los desastres naturales. Pero los manifestantes no escuchan. En abril, violentas protestas detuvieron la construcción en Jaitapur, en el estado occidental de Maharashtra, donde se espera que la empresa parisina Areva construya seis reactores presurizados europeos de 1.650 megavatios.

En agosto, el estado de Bengala Occidental rechazó el permiso para un ‘parque nuclear’ propuesto de 6.000 megavatios cerca de la ciudad de Haripur, que estaba programado para albergar seis reactores rusos. El gobierno estatal dijo que el área está densamente poblada y que el agua caliente que se descarga de las plantas afectaría la pesca local.

El 19 de septiembre, tras las huelgas de hambre de activistas del Movimiento Popular contra la Tecnología Nuclear, el primer ministro del estado de Tamil Nadu pidió al primer ministro Singh que detuviera las obras en Koodankulam, a unos 650 kilómetros al sur de Chennai, donde Atomstroyexport de Rusia está construyendo dos reactores y planes. para construir cuatro más.

Sin probar y sin probar

Las agitaciones casi han detenido en seco el programa de expansión nuclear. “No hemos comenzado a trabajar en un solo reactor de un proveedor extranjero; ni siquiera se ha adquirido la tierra”, dice Swapnesh Malhotra, portavoz del Departamento de Energía Atómica. “Se completarán las estaciones de Jaitapur y Koodankulam, pero podría haber retrasos”.

Adinarayana Gopalakrishnan, ex presidente de la Junta Reguladora de Energía Atómica de la India (AERB) y crítico de la política de importación, espera que las protestas se extiendan. “Lo que ves en Koodankulam y Jaitapur se repetirá en otros parques nucleares destinados a reactores de proveedores estadounidenses”, dice. “Mi sensación es que, a excepción de los dos reactores rusos en Koodankulam, cuyo trabajo ya ha comenzado, no habrá reactores extranjeros para 2020”.

La oposición se ha centrado principalmente en los reactores importados, cuyos diseños no se han probado. “El reactor francés ofrecido a la India no funciona en ninguna parte del mundo y el reactor ruso tuvo que sufrir varios cambios de diseño antes de que lo aceptamos”, dice Annaswamy Prasad, director retirado del Centro de Investigación Atómica Bhabha en Mumbai. “Si ocurre algún accidente en la India, será en un reactor importado y no en nuestros reactores caseros de agua pesada a presión” (PHWR), agrega.

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Idealmente, dice Prasad, India debería aumentar su capacidad nuclear construyendo más PHWR alimentados con uranio natural, en lugar de importar reactores que requieren uranio enriquecido. Aunque los proveedores extranjeros han acordado suministrar combustible durante la vida útil de sus reactores, la dependencia excesiva de las importaciones descarrilará el programa nacional de India, el esquema Bhabha, advierte.

El esquema de Bhabha implica la construcción de PHWR, que producirían suficiente plutonio como subproducto para alimentar reactores reproductores rápidos que a su vez convertirían el torio, que está disponible en abundancia en la India, en uranio-233 fisionable. En la tercera y última fase, India espera hacer funcionar sus reactores utilizando el ²³³Ciclo U – Th sin necesidad de uranio nuevo.

Gopalakrishnan dice que construir reactores autóctonos no es suficiente: el país también debe invertir en fuentes de energía renovables, como la eólica y la solar. Pero una encuesta realizada por Subhas Sukhatme, ex presidente de la Junta Reguladora de Energía Atómica, advierte que las fuentes de energía renovable de la India, incluso si se extienden a su máximo potencial, pueden, en el mejor de los casos, satisfacer el 36,1% de las necesidades energéticas totales del país para el año 2070. Tendría que provenir de combustibles fósiles y energía nuclear.