A mediados del siglo XIX Louis Pasteur realizó los famosos experimentos que refutaban la teoría de la generación espontánea, según la cual podían originarse organismos espontáneamente vivos a partir de materia inerte, orgánica o inorgánica. Se trataba de una creencia, apuntada ya por Aristóteles, que fue admitida casi universalmente, aunque algunos escolásticos, con Tomás de Aquino a la cabeza, plantearon objeciones desde un ángulo filosófico. Después de los experimentos de Pasteur, la teoría fue abandonándose y, a partir de entonces, se aceptó el principio omne vivum ex vivo, todo ser vivo nace de otro ser vivo, también formulado como omnis cellula e cellula, toda célula procede de otra célula.

Los asombrosos avances de la Biología durante el pasado siglo, que profundizaron en el conocimiento de la estructura y funciones celulares, hizo renacer la esperanza de encontrar una cierta generación espontánea, es decir, la posibilidad de fabricar, a partir de las moléculas que componen una célula, una célula artificial con las propiedades esenciales mínimas de un organismo vivo: la capacidad de asimilar nutrientes del exterior, de crecer y de reproducirse.

Después de varios intentos en esa línea, el 20 de mayo de 2010, la revista Science publicó con carácter de urgencia un artículo firmado por Craig Venter, uno de los pioneros en la secuenciación del genoma humano, y otros 23 científicos. El título del artículo era: “Creación de una célula bacteriana controlada por un genoma sintetizado químicamente”(1). El propio Venter habló de la creación de una “célula sintética” y la noticia se diseminó con rapidez. De hecho, al día siguiente, 21 de mayo, el rotativo The Times tituló: “Unos científicos crean vida artificial en el laboratorio”. Muchos otros medios hablaron de “creación de la vida”, de “vida artificial”, de la abolición del axioma omnis cellula e cellula, de uno de los más importantes hallazgos de la historia de la humanidad, y hasta de las dudas que plantea esta investigación sobre la existencia del alma humana.

Venter y su equipo utilizaron Mycoplasma capricolum, una bacteria causante de infecciones en cabras, relacionada con la que produce la neumonía humana, y extrajeron su DNA, que, como es sabido, es el portador de la información genética. Por otro lado, sintetizaron químicamente DNA de Mycoplasma mycoides, otra bacteria muy semejante. La síntesis química de DNA es una práctica habitual desde hace mucho tiempo. En 1984 ya se sintetizó un gen y existen máquinas automáticas para hacer esa síntesis. El avance del grupo de Venter fue que el DNA de M. mycoides es de casi 1.100.000 pares de nucleótidos en vez de los 300 que se ensamblaron en 1984. Indudablemente, se trató de un avance, tanto en el terreno técnico como en el básico.

Ese DNA sintético se introdujo en la otra bacteria, M. capricolum, desprovista de su DNA. También este proceso supone un avance técnico. Superadas las dificultades antedichas, los resultados fueron los esperados: la bacteria así formada, comenzó a utilizar toda su maquinaria para seguir las instrucciones contenidas en los genes introducidos, entre ellas, las que dirigen su reproducción. De hecho, la bacteria se dividió innumerables veces y la información genética que expresaba era la contenida en el DNA introducido.

Un año más tarde se constituyó un consorcio para desarrollar un proyecto (Synthetic Yeast Genome Project, Sc2.0) encaminado a lograr “células sintéticas” de la levadura Saccharomyces cerevisiae, un organismo eucariótico sencillo, pero mucho más complejo que las bacterias. En realidad, se trataba de modificar artificialmente los cromosomas de este organismo para que cambiaran algunas de sus características fenotípicas. Por medio de un proceso bien diseñado, se logró la modificación de dos cromosomas de la levadura. Los genes modificados se transcribían con buena fidelidad, pero la viabilidad de las células resultantes no era como la de la levadura no modificada (2).

Tras unos años sin más avances que la modificación de otros cromosomas de S. cerevisiae por la misma técnica usada en 2011, en 2019 un equipo de investigadores de la Escuela Técnica Superior Federal de Zürich (Suiza), liderado por Matthias y Beat Christen, logró “reescribir” sintéticamente el genoma de Caulobacter crescentus, una bacteria gram-negativa, y, siguiendo un procedimiento que mejoraba el usado por el grupo de Venter en 2010, llegaron a obtener células de Caulobacter cuyo DNA era el sintético. Realmente, se trataba de una especie nueva, ya que, al cambiar muchos aspectos de su información genética, se esperaban cambios fenotípicos. Denominaron a esa nueva especie Caulobacter ethensis. El nombre específico se acuñó utilizando las iniciales de la institución en que se realizó la investigación (Eidgenössische Technische Hochschule en alemán). La modificación de muchos genes de la bacteria nativa permitió a los investigadores decidir sobre su carácter esencial y concluyen su artículo diciendo que “nuestros resultados ilustran la prometedora posibilidad de reescribir sintéticamente un genoma para descifrar sus funciones fundamentales y su utilidad para diseñar organismos mejorados con finalidad industrial y para obtener beneficios sanitarios”(3).

Todas estas investigaciones se resumieron en una revisión publicada por el propio Venter y otros miembros de su equipo en 2022(4). En el artículo se dedicaba especial atención a la metodología usada por los diferentes autores y terminaba con algunas consideraciones éticas, como la necesidad de no liberar organismos modificados genéticamente o células con genomas sintéticos, por las imprevisibles consecuencias medioambientales.

Recientemente se ha dado un nuevo avance en la investigación en el proyecto Sc2.0 y en los últimos meses de 2023 se publicaron nada menos que diez cruciales artículos al respecto(5-14). La comunidad científica se ha conmovido en cierto sentido, como muestra el hecho de que, inmediatamente, hayan sido objeto de comentarios en revistas científicas importantes(15-16). El impacto de estos trabajos se ha reflejado también en la difusión en medios de comunicación. Por ejemplo, en National Geographic se publicó el 13 de noviembre de 2023 un artículo titulado “Científicos crean vida sintética: una levadura artificial que podría ser el futuro de la biotecnología”. El aspecto que más llamó la atención en este artículo y otros similares que se publicaron, fue que células de levadura portadores de varios cromosomas sintéticos pudieran dividirse repetidamente. La levadura Saccharomyces cerevisiae se reproduce normalmente por gemación. Es decir, tras la replicación de su material genético –que, en el caso que nos ocupa, incluía los cromosomas sintetizados artificialmente– comienza a brotar una yema en la superficie de la célula, que va creciendo paulatinamente de tamaño y en la cual se incorpora una de las copias del material genético, mientras que la otra copia queda en la célula madre. Cuando la yema alcanza el suficiente tamaño y la transferencia de la copia del material genético y del resto de los componentes celulares se ha completado, la yema se separa constituyendo una nueva célula, idéntica a la original. La separación, deja en ésta célula una cicatriz anular en el lugar en donde se produjo la gemación. Pues bien, una imagen que incluyeron casi todos los comentarios, fue una del artículo de Zhao et al. (14), que mostraba una célula de la levadura manipulada en el momento de producir una nueva yema; pero lo llamativo es que en la célula madre se observaban hasta 7 cicatrices. Es decir, esa célula estaba efectuando su octava división.

Indudablemente, todas las investigaciones que se han comentado aquí tienen gran importancia desde un punto de vista básico –una importancia que sería difícil resumir en este necesariamente breve artículo– y, en un futuro, podrían dar lugar a aplicaciones prácticas en el campo de la biotecnología o en el sanitario, pero es preciso hacer algunas matizaciones.

En primer lugar, Venter tenía razón cuando señaló que investigaciones como éstas han de someterse a los preceptos éticos. Él señaló solamente, como se ha apuntado, la necesidad de no liberar al medio ambiente esas especies artificialmente modificadas. Pero hay que tener en cuenta que una de las primeras normas de la ética de la investigación es no crear falsas esperanzas en la opinión pública ni sacar de contexto los resultados obtenidos.

Tanto en los medios de comunicación, como en declaraciones de los propios investigadores, se ha hablado muy frecuentemente de “creación de vida en el laboratorio”, de “creación de células sintéticas”, de “vida sintética” y otras expresiones similares. Pienso que estas afirmaciones carecen de sentido. Utilizando una analogía, supongamos que disponemos de un ordenador que contienen muchas bases de datos y todos los programas necesarios para que funcionen. Imaginemos ahora que borramos esas bases de datos e inventamos un sistema nuevo para fabricar una nueva base con datos diseñados según nuestro deseo y para transferirla al ordenador.  Lo lógico es que el ordenador utilice la información introducida y no la original, que hemos borrado. Pues bien, el ordenador con su sistema operativo y su software es la célula, y las bases de datos los genes. No sería lógico decir que hemos creado un ordenador, ni que se ha conseguido un ordenador artificial, ni mucho menos que ya no serán necesarios los fabricantes de ordenadores. Los experimentos que se han comentado en este artículo tienen el mérito innegable de haber conseguido un sistema de sintetizar moléculas muy grandes de DNA, de introducirlas en una célula y de eliminar la información genética que previamente tenía esa célula. Pero no hemos creado una célula viva. Si la célula receptora del genoma artificial no tuviera todos sus inmensos recursos para replicar el material genético, para leer y expresar correctamente la información contenida en los genes; si no tuviera todos los orgánulos subcelulares necesarios para producir energía, si careciera de todos los sistemas que le permiten asimilar nutrientes del medio y metabolizarlos, la información introducida no serviría para nada. Como no serviría para nada una base de datos por muy perfecta que fuera, si no existiera un ordenador con su hardware funcional, con un sistema operativo adecuado y con unos programas capaces de ejecutar la información contenida en esa base de datos.

En resumidas cuentas, no se ha creado vida, no hay vida artificial, no hay células artificiales. Sólo hay, y es mucho, un DNA artificial, que puede funcionar como uno natural, al menos hasta un número limitado de generaciones. Lo que resta hasta producir artificialmente una célula viva sigue siendo un desafío colosal, que tal vez nunca se llegue a alcanzar. Y, desde luego, no tiene sentido intentar hacer piruetas pseudometafísicas a partir de estos experimentos.

Todavía hay una cuestión que desde el punto de vista ético conviene resaltar. Es una tentación muy frecuente entre los científicos el que, para resaltar el interés de una investigación básica, posiblemente no entendida por la inmensa mayoría del público, digamos cosas como que “este trabajo abre nuevas posibilidades terapéuticas en la lucha contra tal enfermedad” o que “nuestra investigación puede permitir un ulterior desarrollo tecnológico”. Expresiones que, amplificadas por la opinión pública pueden crear la falsa esperanza de que se está a punto de erradicar esa enfermedad, sin tener en cuenta la inmensa serie de acciones precisas desde un hallazgo de laboratorio hasta la obtención de un beneficio para la salud. Es el salto que en la literatura anglosajona se describe gráficamente como from bench to bed, desde la mesa del laboratorio hasta la cama del enfermo. Y lo mismo ocurre en cuanto a la potencial aplicación biotecnológica de los descubrimientos.

Parece innecesario decir que los comentarios presentes no tratan, en absoluto, de minimizar el valor de las investigaciones aquí comentadas. Pero sí pretenden que se apliquen correctamente todos los criterios éticos, no sólo a la hora de realizar una investigación, sino también a la hora de difundir sus resultados.

 

Luis Franco

Miembro de número de la Real Academia de Ciencias de España

y de la Real Academia de Medicina de la Comunidad Valenciana

Miembro del Observatorio de Bioética

 

BIBLIOGRAFÍA

  1. Gibson DG, Glass JI, Lartigue C, Noskov VN, Chuang RY, Algire MA, et al. Creation of a bacterial cell controlled by a chemically synthesized genome. Science. 2010;329:52–6.
  2. Dymond JS, Richardson SM, Coombes CE, Babatz T, Muller H, Annaluru N, et al. Synthetic chromosome arms function in yeast and generate phenotypic diversity by design. Nature. 2011;477:471–6.
  3. Venetz JE, Medico L Del, Wölfle A, Schächle P, Bucher Y, Appert D, et al. Chemical synthesis rewriting of a bacterial genome to achieve design flexibility and biological functionality. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 2019;116:8070–9.
  4. Venter JC, Glass JI, Hutchison CA, Vashee S. Synthetic chromosomes, genomes, viruses, and cells. Cell. 2022;185:2708–24.
  5. Shen Y, Gao F, Wang Y, Wang Y, Zheng J, Gong J, et al. Dissecting aneuploidy phenotypes by constructing Sc2.0 chromosome VII and SCRaMbLEing synthetic disomic yeast. Cell Genomics. 2023;3:100364.
  6. Williams TC, Kroukamp H, Xu X, Wightman ELI, Llorente B, Borneman AR, et al. Parallel laboratory evolution and rational debugging reveal genomic plasticity to S. cerevisiae synthetic chromosome XIV defects. Cell Genomics. 2023;3:100379.
  7. Blount BA, Lu X, Driessen MRM, Jovicevic D, Sanchez MI, Ciurkot K, et al. Synthetic yeast chromosome XI design provides a testbed for the study of extrachromosomal circular DNA dynamics. Cell Genomics. 2023;3:100418.
  8. Luo J, Vale-Silva LA, Raghavan AR, Mercy G, Heldrich J, Sun X, et al. Synthetic chromosome fusion: Effects on mitotic and meiotic genome structure and function. Cell Genomics. 2023;3:100439.
  9. Lauer S, Luo J, Lazar-Stefanita L, Zhang W, McCulloch LH, Fanfani V, et al. Context-dependent neocentromere activity in synthetic yeast chromosome VIII. Cell Genomics. 2023;3:100437.
  10. Foo JL, Kitano S, Susanto AV, Jin Z, Lin Y, Luo Z, et al. Establishing chromosomal design-build-test-learn through a synthetic chromosome and its combinatorial reconfiguration. Cell Genomics. 2023;3:100435.
  11. McCulloch LH, Sambasivam V, Hughes AL, Annaluru N, Ramalingam S, Fanfani V, et al. Consequences of a telomerase-related fitness defect and chromosome substitution technology in yeast synIX strains. Cell Genomics. 2023;3:100419.
  12. Jiang S, Luo Z, Wu J, Yu K, Zhao S, Cai Z, et al. Building a eukaryotic chromosome arm by de novo design and synthesis. Nature Communications. 2023;14:7886.
  13. Schindler D, Walker RSK, Jiang S, Steinmetz LM, Boeke JD, Cai Y, et al. Design, construction, and functional characterization of a tRNA neochromosome in yeast. Cell. 2023;186:5237–53.
  14. Zhao Y, Coelho C, Hughes AL, Lazar-Stefanita L, Yang S, Brooks AN, et al. Debugging and consolidating multiple synthetic chromosomes reveals combinatorial genetic interactions. Cell. 2023;186:5220–36.
  15. Leslie M. Researchers close in on fully artificial yeast genome. Science. 2023;382:631.
  16. Taghon GJ, Strychalski EA. Rise of synthetic yeast : Charting courses to new applications. Cell Genomics. 2023;3:100438.

Comparte en tus redes sociales