La IA acelera la evolución: crea en segundos una proteína luminosa que la naturaleza tardaría 500 millones de años en desarrollar

Un equipo de científicos de EvolutionaryScale y el Instituto Arc ha logrado un hito en la ingeniería de proteínas con la creación de esmGFP, una proteína fluorescente verde diseñada completamente por inteligencia artificial. Desarrollada mediante el modelo ESM3, esta molécula innovadora habría requerido 500 millones de años para aparecer en la naturaleza de forma espontánea. Su descubrimiento abre nuevas posibilidades en biotecnología, medicina y monitoreo ambiental, demostrando que la IA no solo puede predecir la evolución, sino también superarla.

ESM3: la inteligencia artificial que diseña proteínas desde cero

El modelo de IA ESM3 es una de las herramientas más avanzadas jamás creadas para el diseño de proteínas. A diferencia de enfoques anteriores, ESM3 no solo analiza secuencias genéticas, sino que también razona sobre la estructura y la función de las proteínas, generando versiones completamente nuevas con propiedades mejoradas.

Algunos datos clave sobre su desarrollo:

• Está entrenado con 771 mil millones de tokens únicos, obtenidos de más de 3.15 mil millones de secuencias de proteínas.
• Posee 98 mil millones de parámetros, convirtiéndolo en uno de los modelos más complejos en biología computacional.
• Simula la evolución de proteínas iterando sobre su diseño hasta obtener la versión más eficiente.
• Está disponible en beta pública, lo que permite a los científicos generar nuevas proteínas en un entorno de código abierto.

El potencial de ESM3 para diseñar proteínas funcionales completamente nuevas revoluciona la ingeniería biológica, permitiendo descubrir estructuras que la naturaleza podría nunca haber producido.

esmGFP: la primera proteína diseñada por IA sin equivalente natural

El logro más impresionante de ESM3 hasta ahora es esmGFP, una proteína verde fluorescente que no tiene un equivalente idéntico en la naturaleza. Su estructura comparte solo un 58% de similitud con la proteína natural más cercana, una variante de GFP (proteína verde fluorescente) encontrada en anémonas marinas.

Lo que hace única a esmGFP:

• Fue creada con 96 mutaciones genéticas simuladas por IA, un proceso que en la naturaleza habría tomado 500 millones de años.
• Tarda una semana en madurar, en comparación con menos de un día en las GFP naturales.
• Inicialmente tenía un brillo 50 veces menor, pero después de optimizaciones, su intensidad fluorescente ya es comparable a la de las proteínas naturales.

Este hallazgo demuestra que la IA puede explorar espacios biológicos inaccesibles por métodos tradicionales, abriendo la puerta a proteínas diseñadas con precisión para aplicaciones médicas y tecnológicas.

Un impacto transformador en la ciencia y la medicina

El desarrollo de proteínas artificiales generadas por IA podría revolucionar múltiples industrias y disciplinas científicas. Estas son algunas de sus aplicaciones más prometedoras:

• Medicina personalizada: Proteínas como esmGFP podrían utilizarse para rastrear células cancerígenas, medir la respuesta a tratamientos y crear biomarcadores avanzados para diagnósticos más precisos.
• Monitoreo ambiental: Proteínas fluorescentes modificadas podrían detectar contaminantes en el agua y medir cambios en los ecosistemas, proporcionando datos en tiempo real sobre la salud ambiental.
• Biotecnología industrial: La capacidad de diseñar proteínas a medida podría dar lugar a enzimas más eficientes para la producción de biocombustibles o materiales biodegradables.
• Investigación sobre el origen de la vida: Al modelar la evolución de proteínas, la IA podría ayudar a comprender cómo surgieron las primeras biomoléculas en la Tierra, arrojando luz sobre el origen de la vida.

¿Estamos ante el futuro de la biología sintética?

El descubrimiento de esmGFP con inteligencia artificial desafía la idea de que la evolución es el único camino para la innovación biológica. La IA ya está acelerando el descubrimiento de nuevos fármacos, pero esta tecnología sugiere que podría llegar a crear por completo nuevas formas de vida molecular.

Si bien todavía estamos en las primeras etapas de esta revolución, el impacto de la IA en la biotecnología es innegable. Los científicos ahora pueden diseñar proteínas funcionales en cuestión de semanas, en lugar de esperar millones de años de evolución natural.

¿Qué sigue?

El modelo ESM3 está apenas comenzando a mostrar su potencial. A medida que se refinen sus algoritmos y se amplíe su base de datos, podríamos ver la creación de proteínas con aplicaciones aún más sorprendentes, desde sensores biomédicos hasta terapias de regeneración celular.

La pregunta ya no es si la IA puede diseñar nuevas proteínas, sino hasta dónde puede llegar en la creación de nuevas formas de vida.