Cuando el científico J. Craig Venter y su equipo anunciaron en 2010 que habían creado la primera célula controlada por un genoma totalmente sintético, marcó un punto de inflexión en la forma en que los científicos piensan sobre la vida.
Por primera vez, el ADN (la molécula que transporta las instrucciones para la vida) se registró en una computadora, se ensambló en un laboratorio y se utilizó para controlar una célula viva. Este logro implicaba algo importante: que la vida no sólo podía entenderse, sino también planificarse.
Un biólogo ampliamente reconocido por sus contribuciones pioneras a la genómica, incluido el liderazgo del esfuerzo para secuenciar el primer borrador del genoma humano, la creación exitosa de Venter y su equipo de la primera célula bacteriana sintética se considera un momento clave en el campo de la biología sintética.
J. Craig Venter fue un distinguido científico y empresario. Mauricio Ramírez / Instituto de Historia de la Ciencia vía Wikimedia Commons, CC BY-SA
Combinando biología e ingeniería, la biología sintética busca diseñar y crear nuevos sistemas biológicos o rediseñar los existentes con fines útiles. En lugar de limitarse a observar cómo funciona la vida, los científicos utilizan herramientas como la síntesis de ADN y la ingeniería genética para “programar” células para que realicen tareas específicas, como producir vacunas, desarrollar combustibles limpios o detectar toxinas en el medio ambiente.
Pero ¿hasta dónde ha llegado este campo desde la célula bacteriana sintética original de Venter?
¿Qué es la biología sintética?
Durante la mayor parte del siglo XX, la biología se dedicó a descifrar la vida.
El descubrimiento de la estructura del ADN en 1953 reveló cómo se almacena la información genética. Décadas más tarde, el Proyecto Genoma Humano, que Venter ayudó a impulsar, ha mapeado el conjunto completo de genes humanos.
Pero Venter y otros han ido más allá: si el ADN puede leerse como código, ¿puede también escribirse?
Esta idea subyace a la biología sintética, que pretende diseñar y construir sistemas biológicos en lugar de simplemente estudiarlos. En lugar de modificar un gen a la vez, los investigadores comenzaron a estudiar si se podían crear genomas completos e insertarlos en las células.
La biología sintética ofrece promesas apasionantes y riesgos aterradores.
En 2010, el equipo de Venter demostró que esto era posible. Crearon un genoma bacteriano y lo utilizaron para tomar el control de una célula viva. Aunque la célula en sí no se construyó completamente desde cero, su trabajo demostró que se podían crear instrucciones para la vida.
En otras palabras, los biólogos sintéticos han pasado de leer la vida a reescribirla por completo.
Grandes promesas y expectativas audaces
La biología sintética ya ha dado lugar a una serie de resultados prometedores en medicina, energía y ciencias medioambientales.
Los investigadores han diseñado microbios para producir medicamentos que salvan vidas, como la artemisinina, un compuesto contra la malaria, y para producir biocombustibles respetuosos con el medio ambiente que podrían reducir la dependencia de los combustibles fósiles. Además, los investigadores están utilizando la biología sintética para crear organismos que puedan detectar y destruir contaminantes ambientales, ofreciendo nuevas herramientas para la biorremediación.
En el centro de estas ideas había una poderosa analogía: si la biología podía tratarse como software, entonces diseñar organismos algún día podría ser como escribir código.
Esta visión ha atraído importantes inversiones y atención política. La Oficina de Responsabilidad Gubernamental de EE. UU. ha destacado el potencial de la biología sintética para resolver problemas en muchas industrias, al tiempo que plantea importantes cuestiones de ética y seguridad. Por ejemplo, las técnicas de biología sintética pueden usarse para desarrollar armas biológicas y pueden dañar involuntariamente los ecosistemas y la salud humana.
El progreso es más lento de lo esperado
A pesar de este progreso, la biología sintética no ha realizado plenamente sus ambiciones originales. Una de las principales razones es la complejidad de los sistemas vivos.
Los primeros enfoques de la biología sintética veían las células como sistemas modulares cuyos componentes podían reemplazarse de manera predecible. En la práctica, los sistemas biológicos están estrechamente interconectados. Las interacciones genéticas son difíciles de predecir y los resultados observados en condiciones de laboratorio controladas no siempre corresponden a las condiciones del mundo real.
Este problema es particularmente evidente en áreas como la producción de biocombustibles, donde ha resultado difícil traducir los éxitos de los laboratorios en producción industrial.
También hay limitaciones más fundamentales. Los científicos todavía no pueden construir un organismo completamente vivo a partir únicamente de componentes no vivos. Incluso la célula sintética de Venter funcionaba a partir de un sistema biológico existente.
Como resultado, el objetivo de crear vida enteramente desde cero sigue siendo difícil de alcanzar.
Nuevos problemas y riesgos emergentes
A medida que avanza la tecnología, surgen nuevos problemas éticos y de seguridad. Las mismas herramientas que se utilizan para crear organismos útiles pueden potencialmente utilizarse indebidamente.
La biología sintética es ampliamente reconocida como un campo de doble uso donde los avances en la edición de genes, la síntesis de ADN y la bioingeniería pueden permitir no sólo innovaciones médicas y ambientales, sino también la creación o modificación de organismos nocivos.
La creciente disponibilidad de estas tecnologías reduce aún más las barreras al uso indebido, lo que hace que las amenazas a la bioseguridad estén más distribuidas y sean más difíciles de controlar. Al mismo tiempo, los sistemas de gobernanza a menudo tienen dificultades para mantenerse al día con los rápidos avances tecnológicos, lo que deja lagunas en la supervisión y la coordinación internacional.
Esta “célula mínima” sintética está despojada de todos los genes bacterianos excepto los más esenciales y aún puede desarrollarse. Tom Dierink y Mark Ellisman del Centro Nacional de Investigación en Imágenes y Microscopía de la Universidad de California, San Diego.
Más allá de los riesgos inmediatos, quedan interrogantes más amplios sobre hasta dónde deben llegar las personas para remodelar sus vidas y qué consecuencias no deseadas podrían tener esos cambios en los ecosistemas. Los organismos creados por el hombre pueden plantear riesgos como la contaminación genética y la destrucción de los ecosistemas, lo que dañará la biodiversidad y los servicios de los ecosistemas.
Es probable que estas preocupaciones se vuelvan más apremiantes a medida que las tecnologías subyacentes a la biología sintética sigan avanzando, especialmente a medida que nuevas herramientas como la inteligencia artificial aceleren el desarrollo de nuevos sistemas biológicos.
El legado de Venter
Las implicaciones de la idea de que la vida puede diseñarse en lugar de simplemente observarse aún están desarrollándose.
La biología sintética aún no ha creado un mundo de organismos totalmente programables que resuelvan problemas globales. Pero ha cambiado las expectativas tanto dentro como fuera de la ciencia sobre lo que podría ser posible en el diseño biológico.
En este sentido, el impacto de la biología sintética ya es claro: ha cambiado no sólo la forma en que los científicos estudian la vida, sino también la forma en que la sociedad imagina su futuro.
El legado de Venter incluye preguntas que él hizo inevitables: hasta dónde deben llegar los científicos en el diseño de la vida, quién toma las decisiones y qué responsabilidades conlleva ese poder. Las respuestas siguen sin resolverse. Pero la trayectoria parece ser que la ciencia está aprendiendo, cuidadosa e imperfectamente, a crear vida.
