Marco da célula sintética fica aquém de criar vida

Um marco da biologia sintética, com limites importantes

Uma equipe de pesquisa liderada por Kate Adamala, da Universidade de Missouri, construiu o que talvez seja o sistema de célula sintética mais capaz já montado a partir de componentes não vivos. O protótipo, chamado SpudCell, contém 36 genes e pode realizar algumas das tarefas definidoras associadas às células, incluindo copiar seu DNA e se dividir de forma primitiva. Isso o torna um passo notável para a biologia sintética, área voltada a entender a vida por meio da construção de sistemas biológicos simplificados cujas funções podem ser estudadas e controladas.

Mas o resultado não equivale a uma célula viva criada do zero. Com base no material de origem fornecido, a SpudCell ainda depende fortemente de apoio externo, funciona apenas de modo imperfeito e para de operar após cerca de cinco divisões. Em outras palavras, trata-se de um sistema engenheirado que imita vários comportamentos celulares centrais sem ainda alcançar o limiar que a maioria dos biólogos consideraria vida autônoma.

Essa distinção importa porque a biologia sintética tem longa história de manchetes que correm mais rápido do que a ciência subjacente. A SpudCell parece importante não porque encerra a questão de saber se os cientistas agora podem fabricar vida, mas porque reduz a distância entre montagem química e função biológica de uma forma que sistemas anteriores não conseguiram.

O que a SpudCell realmente faz

O projeto adota uma abordagem de baixo para cima. Esforços anteriores para criar células mínimas muitas vezes partiram de bactérias já vivas e removeram genes para ver quanto do genoma poderia ser retirado enquanto se preservava a sobrevivência básica. Um esforço notável em 2016 reduziu uma bactéria de 901 genes para 493. A equipe de Adamala seguiu na direção oposta. Em vez de podar uma célula existente, os pesquisadores começaram com um conjunto de ferramentas muito pequeno e montaram um sistema com apenas 36 genes.

A maior parte desses genes vem de E. coli. O material de origem também menciona contribuições de bacteriófagos, vírus que infectam bactérias, e de uma proteína fluorescente de águas-vivas que ajuda a tornar as células visíveis. Assim, a construção é sintética no sentido de que foi montada em laboratório em um novo sistema funcional. Ela não é sintética no sentido mais forte de ter sido construída a partir de partes biológicas totalmente inéditas, sem relação com organismos existentes.

Mesmo assim, a conquista é substancial. A fonte fornecida descreve a SpudCell como o primeiro sistema de célula sintética construído a partir de componentes não vivos a completar um ciclo celular completo. Isso significa que o sistema pode avançar pela sequência de copiar seu material genético e depois se dividir, uma capacidade extremamente difícil de reproduzir fora das células vivas convencionais.

Por que os cientistas são cautelosos em chamá-la de vida

A principal razão para cautela é que a SpudCell não se sustenta da mesma forma que os organismos vivos. Ela depende de amplo apoio do ambiente experimental e executa suas funções apenas de maneira limitada e frágil. Uma célula que funciona por apenas algumas gerações em condições de laboratório fortemente assistidas é muito diferente de uma que pode se manter indefinidamente, responder de forma robusta ao ambiente e gerar variação hereditária por conta própria.

O texto de origem deixa esse padrão claro. Adamala diz que ficaria satisfeita em chamar o sistema de vivo se ele se replicasse indefinidamente e se fosse capaz de evolução darwiniana. A SpudCell ainda não atende a nenhum desses testes. Os pesquisadores demonstraram uma forma de seleção ao introduzir uma mutação benéfica e observar que essas células tiveram desempenho melhor, mas a mutação teve de ser inserida deliberadamente, em vez de surgir espontaneamente. Isso é uma prova de conceito significativa, mas fica aquém da evolução aberta e contínua.

Por isso, o sistema pode ser descrito como uma célula mínima protótipo, e não como um organismo sintético acabado. Ele ajuda os pesquisadores a investigar quais funções são indispensáveis para um comportamento semelhante ao da vida, mas ainda não existe por conta própria como uma entidade plenamente viva.

Por que o resultado ainda importa

Para a biologia sintética, a importância da SpudCell está no controle e na compreensão. As células naturais são incrivelmente poderosas, mas também são complexas do ponto de vista da engenharia. Elas contêm muitos sistemas interagindo e sobrepostos ao longo de bilhões de anos de evolução. Uma plataforma simplificada com apenas algumas dezenas de genes pode se tornar uma base mais legível para testar como replicação, divisão, metabolismo e herança se encaixam.

Esse tipo de sistema simplificado pode, no futuro, ajudar a responder tanto questões práticas quanto de ciência básica. Na prática, pesquisadores talvez consigam usar células sintéticas mínimas como campos de teste para novos circuitos biológicos, fabricação molecular ou ferramentas terapêuticas cuidadosamente restritas. No nível da ciência fundamental, esforços como a SpudCell tocam diretamente uma das perguntas mais profundas da biologia: qual é o mínimo de maquinaria necessário para algo se comportar como vida?

O resultado também importa porque será aberto. Segundo o material de origem, a equipe de Adamala planeja tornar o projeto SpudCell de código aberto para que outros pesquisadores possam ampliá-lo. Em um campo em que o progresso muitas vezes depende de vários grupos iterando sobre sistemas experimentais frágeis, essa decisão pode acelerar a melhoria mais do que um único artigo sozinho.

Os próximos obstáculos

O caminho de um protótipo promissor até um organismo sintético genuinamente autônomo continua exigente. O material fornecido aponta pelo menos três obstáculos. Primeiro, a SpudCell precisa se tornar mais confiável, sobrevivendo além de algumas divisões. Segundo, precisaria se reproduzir com menos assistência externa, o que significa que mais da maquinaria necessária para replicação e manutenção teria de ser internalizada. Terceiro, precisaria de uma rota para uma verdadeira evolução darwiniana, em que a variação surge e a seleção atua sem que os pesquisadores insiram manualmente alterações favoráveis.

Esses não são ajustes finais incrementais. São propriedades centrais dos sistemas vivos. Cruzar esse limiar provavelmente exigirá progresso não apenas em genética, mas em como membranas, uso de energia, correção de erros moleculares e organização interna são projetados em conjunto.

Ainda assim, o trabalho atual aproxima o campo de um futuro em que os pesquisadores poderão projetar células com muito mais precisão e compreensão. A leitura mais responsável não é nem descartar o avanço nem exagerá-lo. A SpudCell não é vida a partir do zero. Mas é, sim, uma demonstração séria e potencialmente histórica de que mais comportamentos centrais da vida podem ser reconstruídos a partir de um pequeno conjunto de peças escolhidas do que muitos sistemas conseguiram anteriormente.

• A SpudCell usa 36 genes e pode copiar DNA e se dividir de forma primitiva.
• O sistema ainda depende de amplo apoio externo e falha após cerca de cinco divisões.
• Os pesquisadores vão abrir o projeto para acelerar o desenvolvimento de células sintéticas mais autônomas.

Este artigo é baseado na reportagem da New Scientist. Leia o artigo original.