Chiste malo de biólogos:
–¿Qué se llevaría una bacteria a una isla desierta?
–473 genes.
Malo, porque no es gracioso y, además, hay que explicarlo. Cuatrocientos setenta y tres genes es, desde la semana pasada, el mínimo equipamiento necesario para la supervivencia de un organismo de vida libre. Aunque, de momento, dejemos lo de libre en cursiva.
La historia: el magnate de la biotecnología y científico estadounidense J. Craig Venter lleva años empeñado en la ambición de convertirse en el primer Victor Frankenstein celular de la historia. Así como el médico creado por Mary Shelley (de cuya concepción, por cierto, pronto se cumplirán cien años quiero decir, doscientos años, anda que, cómo estamos…) pretendía crear un ser nuevo a partir de piezas sueltas, Venter trata de hacer lo mismo con una célula. O poco más o menos. En realidad, lo que el científico pretende es fabricar un genoma sintético mínimo esencial y emplearlo para insuflar la vida a una célula sin ADN, vacía, técnicamente muerta (o quizá sería más apropiado no-muerta), tal y como Frankenstein infundía esa «chispa de ser» a su criatura.
Células de JCVI-syn3.0. Imagen de Thomas Deerinck y Mark Ellisman/NCMIR/UCSD.
Venter ha recorrido un largo camino para llegar a ello. Comenzó eligiendo la célula, la más pequeña que pudo encontrar: un micoplasma. Los micoplasmas son la pesadilla de los biólogos, ya que contaminan los cultivos celulares y pueden alterar los resultados de los experimentos, pero son tan pequeños que su presencia no se advierte al microscopio. Una célula de Mycoplasma genitalium, la especie elegida por Venter, mide de largo menos de la mitad que el virus del ébola.
El M. genitalium tiene solo 525 genes en un genoma de 580.070 pares de bases, las letras del ADN. Para que se hagan una idea, nuestro genoma mide unos 3.000 millones de pares de bases y contiene unos 20.000 genes. Venter y sus colaboradores crearon en 2008 el primer genoma sintético de M. genitalium, diseñado en un ordenador y fabricado uniendo químicamente las bases del ADN una a una, para luego pegar entre sí los fragmentos grandes en un sistema biológico, una célula de levadura.
En 2010 Venter y su equipo, en el que figuran los veteranos Hamilton O. Smith (Nobel en 1978) y Clyde A. Hutchison III, lograron esa «chispa de ser», trasplantando un genoma sintético de 1,079 millones de pares de bases de M. mycoides a una célula vacía de otra especie, M. capricolum. El motivo de cambiar de M. genitalium a M. mycoides, cuyo genoma es mayor, fue práctico: esta segunda especie crece más deprisa, lo que acelera los experimentos.
Aquella primera versión recibió el nombre de JCVI-syn1.0, o versión sintética 1.0 del J. Craig Venter Institute. Pero sus 901 genes y su millón de pares de bases eran probablemente mucho más de lo realmente esencial para la vida, a juicio de los investigadores. Así comenzó el proceso de ir descartando genes hasta quedarse con ese equipamiento mínimo necesario para la supervivencia.
El primer intento fue infructuoso: Venter y sus colaboradores se quedaron con un ADN de 483.000 pares de bases y solo 471 genes, pero la criatura de Frankenstein no volvió a la vida. En el proceso de ir pelando el genoma del M. mycoides, habían roto algo vital. Vuelta a la pizarra, y a comenzar de nuevo.
Y así llegamos al momento presente. O mejor dicho, a la semana pasada, cuando quien suscribe, de vacaciones en la hermosa y rabiosamente verde Extremadura septentrional, se encontró en los papeles con JCVI-syn3.0, la nueva criatura de Venter publicada en Science que, esta vez sí, funciona: 473 genes en 531.000 pares de bases, un genoma sensiblemente más pequeño que el de M. genitalium.
¿Y esto para qué sirve?, es la primera pregunta. La respuesta clásica que verbalizan los biólogos sintéticos es que los organismos de diseño permitirán en el futuro producir fármacos o combustibles, o destruir contaminantes del medio, entre otras aplicaciones. Pero la respuesta que no verbalizan, por lo menos no ante quien pregunte «¿y esto para qué sirve?», es que se trata de conocer: en la respuesta está la comprensión de ese extraño fenómeno que llamamos vida.
(Nota: claro que, para muchos biólogos sintéticos, el camino elegido por Venter tiene más de ciencia recreativa, o incluso de egolatría recreativa, que de biología sensata. Cuando el magnate comenzó este proyecto aún no existía el sistema de edición genómica CRISPR. Pero desde que existe CRISPR, hoy todo lo que Venter hace podría lograrse mucho más cabal y fácilmente juntando y tuneando piezas ya prefabricadas por la naturaleza.)
Y sobre esto de la vida, lo que nos revela el experimento de Venter es que estamos aún muy lejos de comprenderlo: de los 473 genes, hay 149 sobre los que no se tiene la menor idea de para qué diablos sirven.
Lo cual, en el fondo, no hace sino ilustrar una vez más que aún nos queda mucho por conocer de cómo funciona la biología. Tal vez se hayan quedado con la idea de que los organismos más aparentemente pequeños y sencillos tienen menos genes, y que el presunto rey de la evolución, el ser humano, con sus Mozarts y sus Einsteins, debería ostentar el récord genómico. Olvídense de esto: la pulga de agua Daphnia, un diminuto crustáceo, tiene unos 31.000 genes, un 50% más que nosotros. Claro que esto no es nada en comparación con el genoma del pino taeda del sureste de Estados Unidos: unos 20.148 millones de pares de bases, casi siete veces el humano, con más de 50.000 genes estimados. Y muy probablemente los hay aún mayores: el genoma de la planta japonesa Paris japonica, aún no secuenciado, podría llegar a los 150.000 millones de pares de bases.
En el otro extremo tenemos a la bacteria Carsonella ruddii con 159.662 pares de bases y solo 182 genes. Y aún más abajo, Nasuia deltocephalinicola, con 112.091 pares de bases y 137 genes. Otra bacteria, Tremblaya princeps, tiene un genoma ligeramente mayor que el de Nasuia, pero con solo 120 genes. Pero el pez globo de agua dulce Tetraodon nigroviridis tiene un genoma ridículo para un vertebrado, de unos 350 millones de pares de bases. ¿Y para qué demonios necesita la bacteria Solibacter usitatus un genoma de 9,9 millones de pares de bases?
Al comienzo hablé de la nueva bacteria de Venter como de vida libre, en cursiva. Lo cierto es que esta bacteria, aunque se reproduce de forma autónoma, no podría vivir fuera de las placas de cultivo. Los investigadores le han robado tantos genes que necesita un suplemento de ciertos nutrientes esenciales. Así que, en el fondo, es un organismo dependiente, como lo son Carsonella, Nasuia o Tremblaya, que solo pueden vivir en el interior de células de insectos en una simbiosis obligatoria. Y esto implica que, con toda probabilidad, la vida aún puede reducirse más allá de los 473 genes. Siempre, claro, que podamos seguir llamándola vida.
Resumiendo: ¿qué es la vida? No sabemos. Tal vez Calderón la definió mejor: una ilusión, una sombra, una ficción…
Me ha gustado mucho tu artículo. En otros sitios se ha dado a entender que 473 es el número mínimo de genes con el que puede existir una célula viva, pero viendo tu artículo veo claramente que este número depende de qué organismo escojas. Así que 473 es el número de genes mínimos posible (o por el momento el número más bajo demostrado) para el Mycoplasma genitalium. De hecho ya hay organismos vivos con menos genes que 473, como la Carsonella ruddii que ya tiene de por sí, sin tunear, 182 genes.
Y luego está bien recordar que un gen no es un estándar de información, no todos los genes de todos los seres vivos contienen el mismo número de pares de bases (cantidad de potencial información). Dependiendo de la especie un gen puede contener muchos más o muchos menos pares de bases que los genes de otra especie.
Gracias por aclarar este revuelo mediático sin control.
31 marzo 2016 | 09:39
Entonces somos unos degenerados. Bacterias juntas nacidas de podridos dinosaurios y bichos raros.
31 marzo 2016 | 20:53