La luz de la vida

Quién no ha oído nunca hablar de las luciérnagas o al menos las ha visto en alguna película, aunque sea de lejos, (Disney las emplea mucho para crear hermosas atmósferas nocturnas). Otra cosa es que sepamos exactamente qué son o qué forma tienen. Son insectos, eso sí, pero de dónde sale su luz y por qué, ya es otro tema.

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Hace algunos años la empresa de juguetes Molto comercializaba un muñeco conocido como Gusy Luz, con forma de gusano y al que se le iluminaba la cabeza. Esto no sirvió nada más que para confundir porque las luciérnagas ni son gusanos ni generan luz por esa zona de su anatomía.

Sus larvas sí son conocidas como gusanos de luz pero los especímenes adultos (en los que se convierten tras una metamorfosis dentro de una pupa) pertenecen a la orden de los coleópteros, es decir, son escarabajos. Más concretamente de la familia de los lampíridos, la cual incluye a todos los bichos con capacidad de emitir luz o bioluminiscencia.

Se conocen en torno a unas 2000 especies repartidas por todo el planeta, sobre todo en zonas cálidas y húmedas o pantanosas. Los especímenes adultos poseen alas, suelen medir unos 2,5 cm y en libertad pueden vivir en torno a un par de meses, en los que se alimentan de una dieta omnívora.

La bioluminiscencia es una reacción química por la que una sustancia denominada luciferina es transformada directamente en luz. En el caso de las luciérnagas la luz que emiten es intermitente y varía según la especie, de hecho, se trata de un mecanismo para encontrar pareja y aparearse; aunque a día de hoy la ciencia no ha podido explicar cómo se regula el proceso de apagarse o encenderse y también se cree que es un arma de defensa ante potenciales depredadores que ante la presencia de señales lumínicas se sentirían poco atraídos por el bocado. Por cierto, los órganos lumínicos de las luciérnagas se encuentran situados bajo su abdomen, hacia la zona final de su cuerpo.

En México, en el bosque del Municipio de Nanacamilpa en el estado de Tlaxcala, existe un santuario de luciérnagas en el que de manera permanente habitan 84 especies endémicas. Desde 2012 se puede visitar en temporada de luciérnagas, es decir, en época de apareamiento (entre el 18 de julio y el 6 de agosto). Un momento en el que los visitantes pueden disfrutar de un espectáculo de luces inigualable. No obstante, para proteger a los insectos, solo se puede acceder al bosque hasta las 19h (para que las luces de los vehículos no interfieran) y los avistamientos se realizan entre las 20’30h y las 21’30h.

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Resolviendo problemas

Y el comportamiento de las luciérnagas no solo es un espectáculo sino que sirvió a un grupo de científicos de la Universidad de Extremadura como inspiración para diseñar un algoritmo de optimización para generar secuencias estables de ADN aplicables en la resolución de problemas concretos.

Al parecer, se trata de un caso claro de que la inteligencia colectiva de los insectos funciona muy bien en bioinformática y constituye una fuente de inspiración en la búsqueda de soluciones eficientes a ese tipo de problemas.

Los algoritmos basados en el comportamiento de las luciérnagas generan secuencias muy estables para resolver problemas de optimación. Las luciérnagas basan su comportamiento social en la luminosidad que emiten. Así pues, en resolución de problemas, la luminosidad de una luciérnaga depende de la calidad de la solución encontrada y la distancia desde donde las otras compañeras están buscando soluciones. De acuerdo con una fórmula que engloba luminosidad y distancia se explora el espacio de búsqueda de soluciones.

En la computación molecular, los investigadores codifican los problemas mediante secuencias de ADN. Es decir, a partir de moléculas orgánicas producidas con un gel de manera artificial, se generan secuencias de ADN representadas por una sucesión de las bases formadas por los nucleótidos adenina, citosina, guanina y timina, simbolizados por las letras A, C, G y T. En el caso de estos escarabajos, lo que producen es una secuencia estable para resolver problemas como el caso del viajante de comercio que tiene que decidir la ruta entre ciudades con el menor coste.

Dado que la computación basada en el ADN no emplea componentes electrónicos (que se pueden desactivar) sino que las moléculas permiten codificar los problemas en sus 4 bases de materia orgánica y producir secuencias lo más estables posible; esto constituye una ventaja respecto a los ordenadores de silicio en sus circuitos integrados.

Es por ello que existen numerosas líneas de investigación tratando de desarrollar la tecnología que permita, posiblemente en unas décadas, fabricar ordenadores basados en moléculas orgánicas, algo que llevará asociado más poder computacional, mayor capacidad de almacenaje, y la posibilidad de procesar en paralelo y ganar velocidad, entre otras ventajas.

Referencia:

José M. Chaves-González, Miguel A. Vega Rodríguez. “A multiobjective approach based on the behavior of fireflies to generate reliable DNA sequences for molecular computing”. Applied Mathematics and Computation, 227:291-308, 2014.

Sobre la autora: Maria José Moreno (@mariajo_moreno) es periodista

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