Vida de bote

Una ley inviolable de la biolog¨ªa -toda c¨¦lula proviene de la divisi¨®n de otra c¨¦lula- ha regido la existencia y la evoluci¨®n de todos los organismos de la Tierra desde hace 3.500 millones de a?os. Hasta ayer. La bacteria que acaba de salir de los laboratorios de Craig Venter es una c¨¦lula, pero no proviene de otra, porque su genoma es pura qu¨ªmica: ha sido sintetizado en el tubo de ensayo de la primera a la ¨²ltima letra. La materia inerte animada por el hombre -el mito del golem- ya vive entre nosotros.

La primera "c¨¦lula sint¨¦tica" se llama Mycoplasma mycoides JCVI-syn1.0, para distinguirla del Mycoplasma mycoides, que es la bacteria natural en quien se inspira: la que le ha aportado no su genoma (que es de origen qu¨ªmico), pero s¨ª la informaci¨®n para fabricarlo (copiarlo). Aunque la c¨¦lula sint¨¦tica no tenga una madre biol¨®gica, s¨ª que tiene una madre inform¨¢tica. JCV es por John Craig Venter, y el 1.0 lleva su sello: denota que la c¨¦lula es s¨®lo una primera versi¨®n y connota, o presagia, un futuro Sillicon Valley del dise?o de organismos vivos.

El cient¨ªfico planea dise?ar un alga que convierta el CO2 en hidrocarburos

"Ha cambiado mi opini¨®n sobre la definici¨®n de vida y su funcionamiento"

La reconstrucci¨®n de formas biol¨®gicas a partir de su mera informaci¨®n gen¨¦tica -de una secuencia de letras de ADN escritas en un papel, o almacenadas en una memoria- ya se hab¨ªa experimentado con virus, entre ellos el de la polio y el de la gripe espa?ola de 1918. Pero los virus no son entidades biol¨®gicas aut¨®nomas. Para reproducirse usan la maquinaria de la c¨¦lula a la que infectan. Aunque un virus puede tener solo tres genes, esa maquinaria celular requiere cientos de ellos.

Es dif¨ªcil predecir el alcance de esta tecnolog¨ªa. Entre los proyectos de Venter est¨¢ dise?ar un alga -unicelular, como la mayor¨ªa de las algas naturales- que fije el CO2 atmosf¨¦rico y lo convierta en hidrocarburos, utilizando la energ¨ªa de la luz solar. Otros proyectos buscan acelerar la producci¨®n de vacunas y mejorar la producci¨®n de ciertos ingredientes alimentarios, y de otros compuestos qu¨ªmicos complejos, o dise?ar microorganismos que limpien aguas contaminadas.

Pero estos fines empresariales conviven, de forma parad¨®jica, con cuestiones de profundidad. ?Cu¨¢l es el genoma m¨ªnimo para sostener la vida? ?Hay un conjunto de secuencias gen¨¦ticas que define la frontera entre lo vivo y lo inerte? ?Es esto una forma rampante de reduccionismo que pueda afectar a nuestra concepci¨®n de la vida humana?

"Este es un paso importante tanto cient¨ªfica como filos¨®ficamente", admit¨ªa ayer Venter. "Ha cambiado mis opiniones sobre la definici¨®n de vida y sobre c¨®mo la vida funciona". El trabajo plantea otras cuestiones menos profundas, pero apenas menos relevantes, sobre seguridad p¨²blica, bioterrorismo y propiedad intelectual.

Por una vez, la bio¨¦tica no tiene que salir corriendo detr¨¢s de la ciencia. El propio Venter se ocup¨® de estimular la discusi¨®n desde el principio, y algunos de los m¨¢s respetados bio¨¦ticos del mundo llevan m¨¢s de 10 a?os analizando la cuesti¨®n. Entre ellos, Mildred Cho, del centro de ¨¦tica biom¨¦dica de la Universidad de Stanford, y Arthur Caplan, del centro de bio¨¦tica de la Universidad de Pensilvania. El grupo de trabajo tambi¨¦n incluye te¨®logos como Daniel McGee, de la Universidad de Baylor. Han recopilado sus estudios en Synthetic Genomics Options for Governance (disponible en www.jcvi.org/cms/research/projects/syngen-options/overview/). Cho y Caplan publicaron un art¨ªculo de referencia en 1999 (Science 286: 2087).

Entre los ¨¢ngulos pol¨¦micos del nuevo mycoplasma est¨¢ su denominaci¨®n. Los autores lo llaman c¨¦lula sint¨¦tica, cuando solo su genoma lo es. Una vez sintetizado el genoma, los cient¨ªficos lo introdujeron en una c¨¦lula (de otra especie de Mycoplasma) a la que antes hab¨ªan quitado su propio genoma. Y un ser vivo no est¨¢ hecho solo de genes. Las prote¨ªnas, los az¨²cares y las grasas son fundamentales como componentes de la c¨¦lula, y para procesar su energ¨ªa, o formar membranas.

Pero los az¨²cares y las grasas son sintetizados por enzimas, que son un tipo de prote¨ªnas. Y las prote¨ªnas se ensamblan a partir de sus unidades qu¨ªmicas (los amino¨¢cidos) siguiendo el orden que dicta la secuencia de letras de los genes. Por tanto, aunque la "c¨¦lula sint¨¦tica" original solo lo fuera a medias, sus descendientes lo son por entero.

"Esta es la primera c¨¦lula sint¨¦tica que se ha hecho", dijo Venter, "y la llamamos sint¨¦tica porque la c¨¦lula se deriva enteramente de un cromosoma sint¨¦tico, hecho con cuatro botes de productos qu¨ªmicos en un sintetizador qu¨ªmico a partir de pura informaci¨®n guardada en un ordenador".

El trabajo, que adelanta hoy la revista Science en su edici¨®n electr¨®nica, es la culminaci¨®n de un proyecto que empez¨® hace 15 a?os, cuando Venter y su equipo hallaron un modo de estimar el genoma m¨ªnimo, la m¨ªnima informaci¨®n necesaria para sostener la vida aut¨®noma. Tomaron uno de los organismos con el genoma m¨¢s peque?o conocido, otro mycoplasma (Mycoplasma genitalium), que vive en el tracto urinario humano. Le estropearon los genes uno a uno para quedarse solo con los indispensables. Ese genoma m¨ªnimo suficiente para sostener la vida result¨® tener solo 350 genes. Ese fue el punto de partida para el resto de la investigaci¨®n, con esa y otras especies del g¨¦nero Mycoplasma.

El genoma de un retrovirus, como el VIH, tiene unas 10.000 letras, o bases, en la jerga. El de Mycoplasma mycoides, la madre inform¨¢tica de la c¨¦lula artificial, mide algo m¨¢s de un mill¨®n de bases. Los genomas suelen medirse en megabases, o millones de letras, as¨ª que el genoma de este mycoplasma tiene una megabase. El genoma humano mide 3.000 megabases.

Las m¨¢quinas de sintetizar ADN est¨¢n muy lejos de cualquiera de esas cifras. Son muy r¨¢pidas y baratas, pero sus productos no pasan de 100 bases. El equipo de Venter ha tenido que ensamblar esos fragmentos en una jerarqu¨ªa de pasos: primero en cassettes de 1.000 bases, luego en ristras de 10.000, despu¨¦s en superristras de 100.000 y finalmente en la megabase total. Cada paso requiere usar seres vivos naturales, lo mismo la bacteria Escherichia coli, que la levadura del pan, Saccharomices cerevisiae.

El genoma sint¨¦tico no es id¨¦ntico al natural. Tiene 14 genes menos, unas pocas mutaciones ocurridas durante el largo procedimiento -todas identificadas- y unas marcas de agua a?adidas por los investigadores para distinguirlo con certidumbre de la versi¨®n natural. Pese a todo, la c¨¦lula sint¨¦tica Mycoplasma mycoides JCVI-syn1.0 se comporta como un Mycoplasma mycoides cualquiera por cualquier criterio fisiol¨®gico o bioqu¨ªmico.

Venter es una figura ¨²nica en el panorama cient¨ªfico. Uno de los investigadores m¨¢s brillantes del proyecto genoma p¨²blico, se hizo famoso al montar un proyecto privado para competir con ¨¦l. Cuando esta carrera acab¨® -en empate-, Venter reasign¨® sus sistemas r¨¢pidos a secuenciar (leer las letras del ADN gtaatct...) en masa la vida marina. Su actual empresa se llama Synthetic Genomics. Uno de sus principales proyectos es energ¨¦tico: dise?ar un alga unicelular que genere hidrocarburos a partir de la energ¨ªa de la luz solar y el CO2 atmosf¨¦rico.

Durante su exploraci¨®n en masa de la vida marina, el equipo de Venter descubri¨® miles de especies de microorganismos, y millones de nuevos genes. El 85% de las secuencias gen¨¦ticas son diferentes cada 350 kil¨®metros, y muchas de las especies son ¨²nicas. Entre esos genes nuevos hay 3.000 para fotorreceptores, las prote¨ªnas que captan la luz de distintas longitudes de onda.

Una de las ideas de Venter es crear una bacteria artificial con una ristra de esos genes y que capte as¨ª un espectro muy amplio de la luz solar. El cient¨ªfico estima que una bacteria artificial de este tipo podr¨ªa convertir en hidr¨®geno un 10% de la energ¨ªa solar, y que sembrarla en 13.000 kil¨®metros cuadrados bastar¨ªa para alimentar todo el transporte de EE UU. La tecnolog¨ªa gen¨¦tica es capaz de multiplicar el rendimiento de un proceso natural por 10.000 o 100.000 veces.