Cómo los juegos de ciencia están impulsando la investigación genética

Al jugar juegos de ciencia ciudadana como Phylo, Colony B y Borderlands Science, las personas pueden unirse a proyectos de investigación científica completando actividades simples en su tiempo libre.

En el mundo actual, las computadoras, tanto grandes como pequeñas, producen grandes volúmenes de datos en un tiempo récord: millones de billones de bytes. Es tanta información que los investigadores no pueden analizar adecuadamente todos los datos producidos, y la sobrecarga también puede llevar a las computadoras a cometer errores. Es por eso que los investigadores recurren cada vez más a los científicos ciudadanos, miembros del público que están dispuestos a ofrecerse como voluntarios, para ayudarlos a dar sentido a los datos cuando las computadoras no pueden. 

A través de la ciencia ciudadana , los investigadores involucran al público en la recopilación y análisis de datos científicos. Al ludificar sus proyectos, los científicos pueden mantener a los voluntarios comprometidos y divirtiéndose mientras trabajan.

Ayuda a alinear las secuencias de ADN 

Es por eso que los investigadores de la Universidad McGill en Montreal crearon un juego de ciencia ciudadana llamado Phylo en 2010 para resolver inconsistencias en el análisis por computadora. En este juego, la gente compara las secuencias de ADN de 44 especies de vertebrados para encontrar las fallas de un programa de computadora que se usa típicamente para alinear las secuencias de ADN. 

El ADN contiene información para crear todas las moléculas necesarias para que funcione un cuerpo vivo. Pero el ADN es una molécula larga, lo que dificulta encontrar áreas de similitud entre organismos, por lo que los científicos generalmente recurren a un programa de alineación de secuencias en busca de ayuda. Por muy útil que sea este programa, puede crear inconsistencias en las alineaciones de secuencia que solo pueden ser resueltas por humanos mirando los datos.

El científico informático Jerome Waldispuhl se dio cuenta rápidamente de que alinear las secuencias de ADN es una tarea difícil para una computadora sola. Y más allá de la clara necesidad de ayuda humana, Waldispuhl en general cree que gamificar los proyectos de ciencia ciudadana puede “empoderar a las personas mostrándoles que son capaces de hacer cosas que [pensaban] que no eran posibles”.

Entonces, en 2009, cuando Waldispuhl se convirtió en miembro de la facultad de la Universidad McGill, se puso a trabajar en Phylo. El juego se lanzó en noviembre de 2010 y desde entonces, más de 350.000 personas han participado en Phylo y han encontrado alrededor de 1,5 millones de soluciones a las inconsistencias en las alineaciones de secuencias de ADN. Una década después, el proyecto todavía está activo, pero gradualmente se está convirtiendo en una herramienta más educativa, dice Waldispuhl.

En el juego, los participantes alinean secuencias de formas de diferentes colores. Al alinear manualmente las secuencias, los participantes pueden corregir errores que el programa de computadora pueda haber cometido. Al corregir los errores, los participantes ayudan a comparar secuencias genómicas de diferentes especies de vertebrados, descubren relaciones evolutivas entre organismos y comprenden cómo funcionan juntos los genes.

Entendiendo el intestino humano

Al igual que Phylo Colony B también comenzó como una solución a un problema de aprendizaje automático. En este caso, el problema fue la agrupación, o la agrupación de puntos de datos en categorías distintas y significativas. Ningún método específico puede usar una máquina para predecir cuándo y por qué ocurre la agrupación, por lo que, una vez más, se necesita ayuda humana.

Los mismos investigadores de la Universidad McGill que crearon Phylo desarrollaron Colony B , pero esta vez en colaboración con otros dos esfuerzos de ciencia ciudadana: el American Gut Project de la Universidad de California en San Diego y Massive Multiplayer Online Science, una plataforma que conecta la ciencia y los juegos. 

Para desarrollar Colony B , personas de todo el mundo enviaron sus muestras de heces a UCSD para su análisis. A partir de las muestras, los investigadores identificaron todos los diversos microbios presentes en el intestino humano y los gamificaron para crear la Colonia B , abriendo la puerta a los científicos ciudadanos.

En el juego, los jugadores rodean grupos de bacterias. Cuanto más rápido hagan esto, más puntos obtendrán. Cada partícula en un grupo representa los datos del microbioma intestinal de una persona, y el agrupamiento permite a los investigadores agrupar a personas con datos similares del microbioma intestinal. Debido a que los microbios en nuestros microbiomas intestinales están influenciados por nuestros hábitos y salud, los investigadores esperan poder usar la agrupación para descubrir qué hábitos específicos conducen a que ciertos microbios causen problemas de salud. 

Colony B sigue siendo un proyecto de investigación activo y, a través de este juego en línea, los investigadores esperan obtener una mejor comprensión de cómo las elecciones de estilo de vida afectan nuestra salud a través del microbioma.

Ayuda en la investigación del microbioma

Borderlands Science es un proyecto de juegos de ciencia ciudadana ligeramente diferente. No es tan obvio que los jugadores estén ayudando a los científicos a recolectar armas y disparar a sus enemigos, pero el juego aún se creó para recolectar datos para que los científicos los analicen. Sin embargo, a diferencia de otros juegos de ciencia ciudadana, Borderlands Science existe dentro de la franquicia de videojuegos popular ya existente, Borderlands .

Attila Szantner, socio de investigación de Waldispuhl y fundador de Massive Multiplayer Online Science, comenzó a trabajar con la ciencia ciudadana hace unos cinco años. “Se nos ocurrió la idea de tomar micro-tareas de ciencia ciudadana e integrarlas con los videojuegos ya existentes como una experiencia de juego perfecta”, dice Szantner.

A la gente le encanta colaborar y ayudar en la investigación, pero encuentran que muchas tareas de ciencia ciudadana son aburridas y repetitivas, dice Szantner. ¿Su solución? Añadiendo aspectos entretenidos de los juegos. “Nos las arreglamos para ponerle una capa de magia de diseño de juegos”, dice Szantner. «Y eso nos hace llevar a cabo estas cosas de forma voluntaria, feliz e incansable».

Fueron necesarios cinco años de trabajo antes de que el equipo pudiera lanzar su proyecto de ciencia ciudadana dentro del juego Borderlands 3 , pero todo su arduo trabajo valió la pena. Cuando se lanzó Borderlands 3 en 2019, vendió cinco millones de copias dentro de los primeros cinco días de su lanzamiento y ocho millones a fines de ese año. 

“Logramos montar un proyecto único realmente interesante, un minijuego muy divertido dentro del universo de Borderlands”, dice Szantner.

Borderlands se centra en el descubrimiento de un nuevo planeta llamado Pandora. El mundo es rico en minerales y las corporaciones envían naves coloniales con personas para cosecharlo. Los jugadores pueden jugar el juego como «buscacámaras» y completar misiones que les permitan explorar Pandora y ganar dinero en el juego. 

Al igual que en Colony B , los científicos secuenciaron ADN de muestras de heces humanas para crear este juego. Luego, las secuencias de ADN se dividieron en un rompecabezas que los jugadores pueden resolver. 

Dentro del universo de Borderlands 3 , los jugadores pueden explorar la “enfermería del Doctor Tannis” y encontrar un juego arcade de Borderlands Science. Luego, organizan diferentes fichas en el minijuego en sus filas correctas según el color. Al completar un nivel, encuentran coincidencias en las secuencias de ADN del microbioma intestinal. 

Parece simple y divertido, pero los jugadores en realidad brindan datos sobre el microbioma humano y ayudan a los investigadores a comprender qué factores afectan el intestino y conducen a condiciones de salud específicas.