Ciencia

Un chasis genético para crear vida artificial

Craig Venter y su equipo lograr crear en el laboratorio una bacteria sintética con el mínimo de genes esenciales para la vida, menos aún que el organismo más simple hallado en la naturaleza.

Los científicos han generado un genoma bacteriano mínimo.

Los científicos han generado un genoma bacteriano mínimo.

En capítulos anteriores de esta serie que es la vida, Craig Venter lideró la secuenciación del genoma humano, lo que equivale a descubrir las líneas de código con las que fuimos programados y, hace unos seis años, logró producir de forma sintética el genoma de una bacteria Mycoplasma mycoides, a la que bautizaron Mycoplasma laboratorium. Sin embargo, este microorganismo, denominado el primer caso de vida artificial, no resultó viable.

Ahora, el genetista estadounidense y sus colaboradores en el J. Craig Venter Institute han logrado dar una nueva vuelta de tuerca a la historia al crear una versión 3.0 de aquella bacteria con el número de genes mínimo para la vida, es decir: nacer, crecer, reproducirse y morir. Borrando los trozos no esenciales del genoma bacteriano sintético original, lograron quitar 428 genes para quedarse en 473, lo que convierte a la Mycoplasma mycoides syn3.0 en el organismo que menos material genético necesita para vivir. ¿Estamos acaso siendo más eficientes que la propia naturaleza?

Más que las posibles aplicaciones de una bacteria sintética, que podrían incluir la producción de combustibles, fármacos o combatir el cambio climático, uno de las principales hitos del trabajo es haber aislado los principios básicos de lo que podemos considerar vida. "Exactamente", valora para EL ESPAÑOL Clyde A. Hutchinson III, quien lleva trabajando con Venter en el desarrollo de vida sintética desde sus inicios en los años noventa, "pero no sabemos con precisión las funciones biológicas de todos los genes de la JCVI-syn 3.0", explica el autor principal del trabajo que aparece esta semana en Science.

Es decir, se ha logrado identificar qué genes son esenciales para la vida pero aún no para qué sirve cada uno. "Queremos obtener una célula donde la función de cada gen sea conocida, actualmente no existe algo así", dice Hutchinson. De los 473 genes, hay 149 cuya función es desconocida. "Si entendemos para qué sirve cada gen, sería posible construir un modelo computacional de la célula que prediga su comportamiento en ambientes cambiantes, o cuando se le añadan nuevos genes", explica.

A la izquierda, la primera bacteria artificial. Centro y derecha, la actual versión 3.0

A la izquierda, la primera bacteria artificial. Centro y derecha, la actual versión 3.0

Desde que en 2010 Venter, Hutchinson y compañía -una compañía que incluye al premio Nobel Hamilton Smith- anunciaron la creación de un genoma artificial, la polémica les ha acompañado. Algunos les acusaron de jugar a ser dioses; otros, como George Church -otro de los padres de la biología sintética-, de petulancia, ya que para lograr que una bacteria genere combustible bastaría con manipular algunos de sus genes -como él hizo con la Escherichia coli- en lugar de crear una bacteria sintética desde cero.

En el estudio, Venter y su séquito reconocen que la Escherichia coli o el Bacillus subtilis son muy adaptables, aunque en sus casi 5.000 genes hay muchos que no son esenciales. Por ello prefirieron centrarse en los Mycoplasma, que tienen el genoma más pequeño que cualquier otro organismo natural capaz de replicarse de forma autónoma.

Para Sune Holm, experto en las cuestiones éticas de la biología sintética de la Universidad de Copenhague, la principal preocupación moral sobre este nuevo hallazgo "tiene que ver con la patentabilidad y los usos potenciales de los genomas mínimos", dice a EL ESPAÑOL, y añade: "Presumiblemente estos organismos serán incapaces de sobrevivir fuera de un entorno de laboratorio muy específico por lo que un riesgo para la salud o el medioambiente no es, de momento, una preocupación, aunque alguien deberá encargarse de estos asuntos cuando la investigación vaya progresando".

Ciclo de desarrollo de la bacteria sintética.

Ciclo de desarrollo de la bacteria sintética.

Otro aspecto importante en la producción de vida artificial es el coste y la eficiencia de generarla. En ambos aspectos se ha progresado mucho en el último lustro. "El flujo de trabajo del genoma completo puede ser completado en menos de tres semanas, lo que supone dos órdenes de magnitud más rápido que la primera síntesis reportada de un genoma bacteriano, que también hicimos nosotros, en 2008", dice Hutchinson.

Una vez que este genoma sintético es generado y ensamblado en una levadura, llega el momento de transplantarlo a una célula desprovista de ADN, lo que lleva otra semana. Aunque, como dice el científico, "las cosas no siempre salen perfectas, por lo que el ciclo puede alargarse unos pocos meses".

Una vez creada la bacteria mínima, JCVI-syn 3.0 empieza a crecer y a dividirse, algo que ocurre en aproximadamente 3 horas, cinco veces más rápido que la bacteria original.

Es el chasis genómico de la vida, uno al que ahora los científicos podrán añadir módulos biológicos o líneas de código, por usar el recurrente símil informático. "Es un paso central hacia el objetivo de aplicar el diseño racional a la biología", dice Holm, "y también es un resultado importante para permitir la construcción de organismos para propósitos específicos".

De algún modo, las condiciones que creíamos imprescindibles para la vida acaban de reducirse, y por otro, el catálogo de lo que considerábamos organismos vivos, capaces de sobrevivir y reproducirse, acaba de ampliarse.