Noticias

Fabrican ADN artificial con los mínimos genes para la vida

La vida es cosa de pocos genes y de un millón de coincidencias físico químicas. Pero nadie ha sido capaz de explicarlas en su conjunto. Por eso la pregunta básica de la Biología fundamental “¿qué es la vida?” continúa sin respuesta tras siglos de estudios y experimentos. La ciencia no puede contestar a una cuestión tan simple, pero sí puede jugar a modificar la vida y a crear nuevas formas al antojo del investigador. Y ahora también puede responder a la pregunta: ¿Cuál es el número mínimo de genes que necesita un ser vivo para crecer y reproducirse? Son 473.

Craig Venter -el científico que lideró con su empresa privada el Proyecto Genoma Humano- ha vuelto a revolucionar el campo de la Biología, en este caso de la Biología sintética. Tras lograr en 2010 fabricar en su laboratorio el primer genoma completo construido pieza a pieza según las instrucciones que los investigadores le daban a un ordenador e insertárselo a una célula bacteriana vaciada que conseguía tras la operación desarrollar su vida con normalidad, ahora ha dado un paso más allá.

Venter y su equipo -entre los que están el Premio Nobel Hamilton Smith y el pionero de la biología sintética Clyde Hutchison III- han creado en el Instituto que lleva su nombre en La Jolla (California) un organismo vivo con el genoma más pequeño y con menor número de genes que cualquier forma de vida que habite nuestro planeta. Se llama JCVI-Syn 3.0 (en honor al Instituto John Craig Venter y en referencia a su origen sintético), sólo tiene 473 genes y la cadena completa de su único cromosoma circular de organismo procariota -aquellos que no tienen núcleo celular, como las bacterias- está compuesto por poco más de 530.000 pares de bases (los ladrillos que conforman el ADN). El genoma humano alberga alrededor de 22.000 genes y tiene más de 3.200 millones de pares de bases.

Como en su anterior hito científico de 2010, los investigadores utilizaron como base un organismo natural, la bacteria Mycoplasma mycoides, una de las formas de vida más pequeñas del mundo. De hecho, Venter y su equipo trataron de utilizar el genoma más pequeño, el de Mycoplasma genitalium ya que contiene los componentes básicos para la vida en la menor cantidad de ADN posible. Sin embargo, la lenta velocidad de reproducción de esta bacteria dificultó el avance del trabajo y obligó a los científicos a optar por Mycoplasma mycoides como modelo de ADN y por Mycoplasma capricolum como receptor, ambas con tasas de reproducción mucho más rápidas que su congénere.

En esta investigación recién publicada en la revista Science han vuelto a utilizar el mismo procedimiento. Pero, en este caso, no han copiado la secuencia diseñada por la evolución durante miles de millones de años, sino que la han reducido a la mínima expresión apta para la vida. De alguna forma, Syn 3.0 -a diferencia de Syn 1.0 o Synthia, como fue bautizada en un juego de palabras entre el nombre de mujer Cynthia y la palabra sintético- es el primer organismo con una carga genética desconocida en la naturaleza, 100% diseñada por el ser humano.

El proyecto Genoma Mínimo, dirigido por quien ha sido el primer firmante del reciente trabajo, Clyde Hutchison III, lleva cerca de dos décadas persiguiendo este objetivo. Pero ha sido una presa escurridiza. Lo primero que hicieron Venter y Hutchison fue encargar a dos grupos de su instituto que trabajasen de forma independiente para fabricar un cromosoma con el número mínimo de genes necesarios para la vida. Ambos grupos utilizaron los conocimientos de genética y bioquímica disponibles en la literatura científica para construir su propuesta e introducirla después en una célula de M. capricolum desprovista de su carga genética original para comprobar si la célula podía crecer y reproducirse con éxito.

“La gran noticia es que fallamos”, aseguró el pasado miércoles Craig Venter en una teleconferencia de prensa ofrecida por la revista Science y la Asociación Americana para el Avance de las Ciencias (AAAS, por sus siglas en inglés). Ninguna de las dos propuestas de genoma mínimo produjo una célula viable. “Me quedé sorprendido. Está claro que nuestro conocimiento actual de la Biología no es suficiente para sentarnos y diseñar un organismo vivo y construirlo”, añadió el líder de la investigación.

La ardua selección de los genes

Así que tuvieron que optar por el camino largo, la prueba y error. Los investigadores dividieron el genoma Syn 1.0 fabricado en 2010 -la copia sintética del genoma natural de M. mycoides– en ocho fragmentos a los que añadieron una secuencia determinada al principio y otra al final para poder identificar y reorganizar a su antojo los pedazos de ADN. Eso les permitió eliminar fragmentos completos o quitar genes independientes a su antojo antes de reorganizar el cromosoma de nuevo e introducirlo en la célula vaciada para ver si el organismo podía o no vivir con normalidad. Si se eliminaba un gen y la célula no vivía, se trataba de un gen esencial para la vida.

De esta forma artesanal, uno a uno, fueron identificando el catálogo preciso de los genes imprescindibles. El Mycoplasma mycoides natural es un microorganismo bastante reducido de por sí, porque es un parásito intracelular de los mamíferos y toma todo cuanto necesita de su huésped. Tiene un tamaño algo superior al millón de pares de bases y 901 genes. Venter y su equipo lograron reducir esa cantidad a 473, pero no sin abrir a su vez nuevas preguntas. De ellos, hay 149 que aún no tienen ni la menor idea de para qué sirven. Aunque lo que sí saben es que si eliminas uno sólo de ellos, la bacteria se muere.

“Los autores no explican en el trabajo qué hacen esos genes porque no lo saben”, apunta a este diario Miguel Vicente, profesor de investigación del Centro Nacional de Biotecnología del CSIC. Y es cierto, Daniel Gibson, uno de los autores principales del trabajo, lo reconocía durante la teleconferencia de prensa. “Estamos cerca de poder entender los genes mínimos que necesita una bacteria para crecer y dividirse, pero de momento tenemos explicación sólo para el 66% de los genes. Esperamos que pronto sea el 100%”, dijo Gibson.

Otra de las críticas que ha recibido el trabajo tiene que ver con la propia Biología de los organismos. “No se puede definir un organismo o un genoma mínimo sin definir el medio en el que se va a desarrollar. Dependiendo de dónde esté necesitará unos genes u otros”, opina Miguel Vicente, quien no duda en resaltar el interés de la investigación: “Es un ejercicio de virtuosismo teórico, una demostración impresionante de técnica y de fondos dedicados a la investigación”.

Con 531.000 pares de bases, el genoma mínimo diseñado por Venter no dista demasiado de las cerca de 600.000 que tiene el organismo más pequeño conocido, el Mycoplasma genitalium. Pero los investigadores aseguran en el trabajo que la gran ventaja de cara a su posible aplicación en la biotecnología para el diseño de organismos útiles para la industria química, farmacéutica o para la biorremediación ambiental es que M. genitalium crece tan lento que sus colonias tardan semanas en duplicar su tamaño, mientras que Syn 3.0 lo hace en tan solo tres horas.

Publicaciones relacionadas

Deja una respuesta

Botón volver arriba