Diseñan y crean el organismo artificial con menos genes de la naturaleza
Zaharia Bogdan Rares | Shutterstock

En 2010 el equipo de Craig Venter y Clyde Hutchinson marcaron un punto de inflexión en la historia: habían creado la primera "bacteria sintética". Con ese hito ya asentado, el siguiente paso fue tratar de descubrir cuáles son los genes mínimos necesarios para hacer funcionar a un organismo. Pero no ha sido hasta ahora que un nuevo equipo, liderado por estos dos investigadores, ha conseguido identificar los genes mínimos para que la vida funcione y, además, sea capaz de continuar reproduciéndose en Mycoplasma. El genoma es más pequeño que cualquier otro que pueda encontrarse en la naturaleza. Además, parte del trabajo realizado ha tratado de identificar la función de dichos genes. Con este trabajo estamos un paso más cerca de comprender el verdadero potencial que nos brinda la biología sintética.

El genoma más pequeño

473 genes. No existe, en la naturaleza, ningún organismo vivo cuyo material genético sea tan ínfimamente pequeño. Sin embargo, gracias a las técnicas de biología sintética desarrolladas por Venter y Hutchinson años atrás, ésta ha sido desarrollada en el laboratorio. El hito supone un antes y un después en la biología y la biología sintética. Y es que se da respuesta a una pregunta que lleva rondando la mente de los investigadores desde los noventa: ¿qué es lo mínimo que necesita una célula para sobrevivir y reproducirse? Tras diseñar el primer microorganismo sintético, años atrás, el siguiente paso era conocer este importante detalle. Así, el equipo decidió trabajar con Mycoplasma, una de las bacterias con el material más pequeño de la naturaleza. Los micoplasmas, además, contienen la menor cantidad de genes conocidos, por lo que parecían los candidatos ideales para comenzar a eliminar genes "innecesarios".

biologia sintetica

Para poder identificar los genes estrictamente necesarios para la vida, el equipo utilizó transposones. Estos elementos consisten en material genético extraño que se "introduce" entre el material genético existente, "cortando" su función. De esta manera, usaron transposones para cribar las funciones de una gran cantidad de material genético de Mycoplasma. Poco a poco, el equipo fue recortando cada vez más el material genético del organismo mediante varias técnicas genéticas. Este proceso ha durado años de ensayo y error que ha llevado a catalogar los genes de este genoma sintético y su función. Durante todo este proceso se puso de manifiesto que además del material genético imprescindible, existen una serie de genes necesarios para permitir la continuidad del organismo y su reproducción.

Genes "cuasiesenciales"

Los denominados como genes cuasiesenciales por el equipo de Venter y Hutchinson no son estrictamente necesarios para asegurar la vida en el organismo. Sin embargo, sí son esenciales a la hora de mantener su continuidad. Así lo comprobaron tras numerosos ensayos tratando de evaluar el papel de cada uno de los genes. Como parte del resultado, parte de los genes que se habían catalogado como "prescindibles" se mostraron, en realidad, como cuasiesenciales. Esto explica, dicen los autores del trabajo, por qué hasta ahora los esfuerzos por crear una "célula" mínima capaz de continuar con su estirpe no habían dado resultado.

De todo el genoma sintético, existe todavía un 30% cuya función se desconoceNo obstante, de todo el genoma sintético, existe todavía un 30% cuya función se desconoce, aunque se sospecha el funcionamiento de gran parte de él gracias a homologías encontradas en otros genes parecidos. El material genético de este Mycoplasma desarrollado por la biología sintética contiene 473 genes en 510 mil pares de bases (los micoplasmas contienen unas 70.0000 pares de bases más). Este genoma ha sido denominado JCVI-syn3.0 por el equipo de investigadores y contiene solo lo esencial. Es decir, no posee todos los genes que modifican y controlan el ADN. También carece de los genes que codifican lipoproteínas. En el JCVI-syn3.0 sí que se mantienen casi todos los genes relacionados con la lectura y expresión de la información genética en el genoma y la preservación de la información genética en todas las generaciones.

El futuro de la biología sintética

Con este diseño artificial, la biología sintética da un paso interesantísimo en el funcionamiento de la vida. Literalmente es una herramienta con la que estudiar qué papel juegan genes concretos en un ser vivo. Esto nos ayudará a comprender mejor cómo usar la genética para todo tipo de aplicaciones: producción, tratamientos, diagnósticos, análisis... Las herramientas de la biología sintética no hacen más que crecer. Si podemos desarrollar un organismo completamente sintético que haga lo que nosotros necesitamos que haga podemos crear una máquina ínfima y eficiente que sea capaz de crear fármacos especiales, biocombustibles o productos biológicos imposibles de crear químicamente por procesos sencillos. También podemos desarrollar "ejércitos" de microorganismos listos para biorremediar un ambiente contaminado o crear agentes capaces de descontaminar un ambiente infectado por una bacteria letal.

CRISPR

Andrea Danti | Shutterstock

Por supuesto, hace falta muchísima más investigación en un campo completamente novedoso. Es un área cuyas puertas se abrieron hace apenas unos años. Sin embargo, el avance de las técnicas genéticas, así como de otros aspectos de la biología sintética, han permitido, en menos de una década, marcar dos de los hitos más importantes de la biología: crear una célula sintética e identificar los genes mínimos para su funcionamiento. De aquí hacia adelante, el futuro parece sencillamente brillante. Solo es cuestión de tiempo ver hasta dónde nos permitirá llegar este descubrimiento.

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