Un hito de célula sintética se queda corto de crear vida

Un hito de la biología sintética, con límites importantes

Un equipo de investigación liderado por Kate Adamala en la Universidad de Missouri ha construido lo que podría ser el sistema de célula sintética más capaz ensamblado hasta ahora a partir de componentes no vivos. El prototipo, llamado SpudCell, contiene 36 genes y puede realizar algunas de las tareas definitorias asociadas con las células, entre ellas copiar su ADN y dividirse de manera primitiva. Eso lo convierte en un avance notable para la biología sintética, un campo centrado en comprender la vida mediante la construcción de sistemas biológicos simplificados cuyas funciones pueden estudiarse y controlarse.

Pero el resultado no equivale a una célula viva creada desde cero. Con base en el material fuente proporcionado, SpudCell sigue dependiendo en gran medida de apoyo externo, funciona solo de manera imperfecta y deja de operar tras unas cinco divisiones. En otras palabras, es un sistema diseñado que imita varios comportamientos celulares centrales sin alcanzar todavía el umbral que la mayoría de los biólogos consideraría vida autónoma.

Esa distinción importa porque la biología sintética tiene una larga historia de titulares que se adelantan a la ciencia subyacente. SpudCell parece importante no porque zanje la cuestión de si los científicos ya pueden fabricar vida, sino porque reduce la distancia entre el ensamblaje químico y la función biológica de una forma que los sistemas anteriores no lograron.

Qué hace realmente SpudCell

El proyecto adopta un enfoque de abajo arriba. Los intentos anteriores de crear células mínimas a menudo partían de bacterias ya vivas y eliminaban genes para ver cuánto del genoma podía recortarse sin perder la supervivencia básica. Un esfuerzo destacado en 2016 redujo una bacteria de 901 genes a 493. El equipo de Adamala fue en la dirección opuesta. En lugar de podar una célula existente, los investigadores comenzaron con un conjunto de herramientas muy pequeño y ensamblaron un sistema alrededor de solo 36 genes.

La mayoría de esos genes proceden de E. coli. El material fuente también señala contribuciones de bacteriófagos, virus que infectan bacterias, y de una proteína fluorescente de medusa que ayuda a hacer visibles las células. Por tanto, la construcción es sintética en el sentido de que fue montada en un laboratorio como un nuevo sistema funcional. No lo es en el sentido más fuerte de estar hecha a partir de partes biológicas totalmente novedosas que no guardan relación con organismos existentes.

Aun así, el logro es considerable. La fuente proporcionada describe SpudCell como el primer sistema de célula sintética construido a partir de componentes no vivos que completa un ciclo celular completo. Eso significa que el sistema puede avanzar por la secuencia de copiar su material genético y luego dividirse, una capacidad que ha sido extremadamente difícil de reproducir fuera de las células vivas convencionales.

Por qué los científicos son cautelosos al llamarlo vida

La razón principal de cautela es que SpudCell no se mantiene a sí mismo como lo hacen los organismos vivos. Requiere un apoyo extenso de su entorno experimental y lleva a cabo sus funciones solo de manera limitada y frágil. Una célula que funciona solo durante unas pocas generaciones bajo condiciones de laboratorio fuertemente asistidas es muy distinta de una que puede mantenerse indefinidamente, responder de forma robusta a su entorno y generar variación heredable por sí misma.

El texto fuente recoge ese estándar con claridad. Adamala dice que estaría satisfecha llamando vivo al sistema si se replicara indefinidamente y si fuera capaz de evolución darwiniana. SpudCell aún no cumple ninguno de esos dos criterios. Los investigadores demostraron una forma de selección al introducir una mutación beneficiosa y observar que esas células rindieron mejor, pero la mutación tuvo que añadirse deliberadamente en lugar de surgir espontáneamente. Es una prueba de concepto significativa, pero queda corta frente a la evolución abierta.

Por eso el sistema puede describirse como una célula mínima prototipo más que como un organismo sintético terminado. Ayuda a los investigadores a examinar qué funciones son indispensables para un comportamiento similar al de la vida, pero todavía no se sostiene por sí mismo como una entidad plenamente viva.

Por qué el resultado sigue importando

Para la biología sintética, la importancia de SpudCell reside en el control y la comprensión. Las células naturales son increíblemente potentes, pero también son desordenadas desde el punto de vista de la ingeniería. Contienen muchos sistemas que interactúan y se superponen tras miles de millones de años de evolución. Una plataforma simplificada con solo unas pocas decenas de genes podría convertirse en una base más legible para probar cómo encajan la replicación, la división, el metabolismo y la herencia.

Ese tipo de sistema simplificado podría acabar ayudando a responder tanto preguntas prácticas como de ciencia básica. En el plano práctico, los investigadores podrían usar células sintéticas mínimas como bancos de pruebas para nuevos circuitos biológicos, fabricación molecular o herramientas terapéuticas cuidadosamente restringidas. En el plano de la ciencia fundamental, esfuerzos como SpudCell abordan directamente una de las preguntas más profundas de la biología: cuál es la maquinaria mínima necesaria para que algo se comporte como vida.

El resultado también importa porque se abrirá. Según el material fuente, el equipo de Adamala planea hacer de código abierto el proyecto SpudCell para que otros investigadores puedan ampliarlo. En un campo donde el progreso suele depender de que muchos grupos iteren sobre sistemas experimentales frágiles, esa decisión podría acelerar la mejora más que un solo artículo por sí mismo.

Los próximos obstáculos

El camino desde un prototipo prometedor hasta un organismo sintético genuinamente autónomo sigue siendo exigente. El material proporcionado señala al menos tres obstáculos. Primero, SpudCell debe volverse más fiable, sobreviviendo más allá de unas pocas divisiones. Segundo, tendría que reproducirse con menos ayuda externa, lo que significa que más de la maquinaria necesaria para la replicación y el mantenimiento tendría que internalizarse. Tercero, necesitaría una vía hacia una verdadera evolución darwiniana, donde surja la variación y actúe la selección sin que los investigadores inserten manualmente cambios favorables.

Esos no son retoques menores. Son propiedades centrales de los sistemas vivos. Cruzar ese umbral probablemente requerirá avances no solo en genética, sino también en cómo se diseñan en conjunto las membranas, el uso de energía, la corrección de errores moleculares y la organización interna.

Aun así, el trabajo actual acerca el campo a un futuro en el que los investigadores puedan diseñar células con mucha mayor precisión y comprensión. La lectura más responsable no es ni descartar el avance ni exagerarlo. SpudCell no es vida surgida desde cero. Sin embargo, sí es una demostración seria y potencialmente histórica de que más comportamientos centrales de la vida pueden reconstruirse a partir de un pequeño conjunto de piezas elegidas de lo que muchos sistemas han logrado hasta ahora.

• SpudCell usa 36 genes y puede copiar ADN y dividirse de forma primitiva.
• El sistema sigue dependiendo de un apoyo externo intenso y falla después de unas cinco divisiones.
• Los investigadores van a abrir el proyecto para acelerar el desarrollo de células sintéticas más autónomas.

Este artículo se basa en una cobertura de New Scientist. Lee el artículo original.