Craig Venter y Vida Sintética

Craig Venter, biólogo y hombre de negocios, fundador del Instituto de Investigación Genómica, acaba de anunciar que la humanidad se encuentra en una nueva fase de la biología: a punto de digitalizar y sintetizar la vida.

Las investigaciones ayudan a entender qué es la vida, si ésta se puede regenerar, y si es posible crear vida nueva. También nos preguntamos: ¿cuáles son sus componentes?

El estudio de genomas que se replican empezó hace 15 años. El problema principal es cómo reensamblar las piezas y evitar los errores.

El primer genoma (bacteriófago) en ser secuenciado, en 1977, fue phiX174: tiene 11 genes en unas 5000 bases (de letras). Se reproduce al insertarse en una bacteria.

El problema de la genética es equivalente a diseñar un software que construya su propio hardware. Se desea crear un cromosoma completo y esto constituye más de 58,000 letras de código genético.

Para ensamblar las piezas y evitar los errores, se hace en "cassettes" del tamaño de viruses. El diseño es crítico, y tiene que ser preciso. En 1995, el standard de error era un error en 10 kilo-bases. Se empieza con 5k-7k sigue con 72 kb, 144 kb, 290 kb, 580 kb, etc. Se intenta hacerlo en pedazos, para poderlo automatizar luego con robots. Cuando se llega a piezas mayores de 100 kb, se usa el mecanismo de recombinación homóloga.

Activar un cromosoma en un virus es fácil, y la dificultad aumenta si intentamos hacerlo con organismos más complejos: bacterias y eucariotes.

Hoy podemos transplantar un cromosoma de un organismo a otro, como instalando software nuevo en una célula. Podemos reprogramar una célula de un organismo con el ADN de otra, cambiando las membranas, las proteínas, todo.

Lo que estamos haciendo es aprendiendo cómo trabaja la naturaleza.

La tecnología genética ha avanzado al punto que podríamos replicar la explosión masiva del período cámbrico, basado en la forma de diseñar organismos digitalmente.

¿Por qué queremos hacer esto? Una de las necesidades es que para el 2040 se proyecta una población de 9 billones de personas, comparado con los 6 billones que fuimos en el 2000. Tenemos escaceces de agua potable, alimentos, medicamentos, y combustibles para la población humana. Y cada vez se hace más difícil. Estamos consumiendo 100 millones de barriles de petróleo diarios. Así que el avecina un gran desafío.

Hasta el momento hemos descubierto 20 millones de genes; estos son los componentes para diseños del futuro. Se puede comparar con la diversidad lograda por los componentes electrónicos, que a partir de unos pocos dispositivos (una docena) se ha logrado una revolución tecnológica en 50 años.

El potencial de diversidad genética apenas está limitado por la realidad biológica y por nuestra imaginación.

Ahora ya tenemos técnicas para hacer genómica combinatoria. Hoy podemos analizar genes a velocidades de millones por día, y clasificamos el esfuerzo de acuerdo a su viabilidad, producción de energía, producción de vacunas, etc.

La compañía del Dr. Venter tiene software diseñado específicamente para diseñar especies de organismos por medio del computador. A partir del código genético detalladamente programado, se diseñan organismos.

Están diseñando la cuarta generación de combustibles, basados en dióxido de carbono (CO2) como fuente de carbono. Estos organismos consumen CO2 y luz y producen azúcares, proteínas, biopolímeros, y metano (CH4).

En poco tiempo se espera:
* mejorar lo que entendemos de la vida
* reemplazar a la industria petro-química (¿¡!?)
* convertirse en una fuente importante de energía
* mejorar las condiciones para la vida
* liderar el descubrimiento y la producción de antibióticos y vacunas

Se espera cambiar el árbol evolutivo, y acelerarlo, con el diseño de bacterias, archaea, y eucariotes sintéticos.

Referencias:
Craig Venter, en la wikipedia
"On the Verge of Synthetic Life", Craig Venter, discurso en TED (2008)