En algún momento del último año, dentro de un laboratorio de la Universidad de Minnesota, una bolsa de moléculas inertes empezó a comportarse como algo vivo. Creció. Copió su ADN. Se dividió.
Construida pieza a pieza a partir de componentes no vivos, esta célula sintética acaba de completar un ciclo celular básico por primera vez en la historia. Es el avance más sólido hasta la fecha ante una pregunta que lleva décadas persiguiendo a los científicos: ¿puede surgir la vida de la no-vida?
Una célula ensamblada molécula a molécula
Kate Adamala y su equipo en la Universidad de Minnesota partieron de una premisa concreta: construir una célula desde cero usando componentes biológicos presentes en la naturaleza. El punto de partida fue el liposoma, un saco delimitado por una membrana lipídica simple, que actuaría como cuerpo celular. Dentro, los investigadores fueron incorporando los ingredientes necesarios uno a uno.
El genoma sintético que diseñaron era reducido, sin genes metabólicos ni instrucciones para fabricar moléculas complejas. Para suplir esas carencias, prepararon liposomas auxiliares cargados con azúcares, lípidos, enzimas, ARN de transferencia y ribosomas. Cuando estos sacos colisionaban con la célula, sus membranas se fusionaban y liberaban el contenido en su interior.
El sistema integraba mecanismos desarrollados en distintos laboratorios: un sistema pionero de replicación del ADN, un conjunto comercial de enzimas para leer el ADN y producir proteínas, y el mecanismo de fusión de membranas para el suministro de nutrientes. Lograr que todo funcionara de forma simultánea requirió meses de ajustes. El estudio todavía no ha pasado por revisión por pares, aunque investigadores externos lo califican de logro técnico extraordinario. «Combinar todo esto es un logro técnico asombroso», declaró John Glass, del J. Craig Venter Institute.
El obstáculo que nadie había superado: la división celular
Antes del trabajo de Adamala, otros equipos ya habían conseguido alimentar células sintéticas, hacerlas crecer e incluso replicar su ADN. La división celular seguía sin resolverse. Era el eslabón que faltaba para completar un ciclo celular real.
Las células naturales reorganizan su citoesqueleto para separar el material genético y escindirse en dos. Reproducir ese mecanismo desde cero resultaba inviable con las herramientas disponibles, así que Adamala decidió buscar otro camino.
Revisando la literatura científica, encontró un mecanismo alternativo descrito por el investigador Reinhard Lipowsky: ciertas proteínas, al acumularse en la membrana, la doblan físicamente hasta dividir la célula. Sin necesidad de citoesqueleto. Adamala adaptó ese sistema a sus protocélulas y lo puso a prueba.
Tras varios intentos fallidos, funcionó. Era la primera vez que una célula construida íntegramente en el laboratorio completaba el ciclo completo: crecimiento, replicación del ADN y división. «¿De verdad acabo de crear una célula que se divide?», recordó haber pensado Adamala. «En algún momento lo compruebas suficientes veces y piensas: «Vale, ahora es real»».
¿Está viva? Las limitaciones que aún separan la ‘spudcell’ de la vida real
Los estudiantes de Adamala empezaron a llamar a estas células «spudcells» —una broma sobre las patatas— después de que ella rechazara que llevaran su nombre. El apodo se quedó. Pero más allá del nombre, la spudcell tiene límites importantes.
No es autosuficiente. Necesita un suministro continuo de ribosomas, azúcares y enzimas procedentes del exterior, carece de sistemas de defensa y sus mecanismos para eliminar residuos son poco eficientes. Por sí sola, no sobreviviría.
Jack Szostak, antiguo director de tesis de Adamala y estudioso de los orígenes de la vida, señala que el siguiente salto cualitativo sería que la célula fabricara sus propios ribosomas. «Si su sistema fuera capaz de generar sus propios ribosomas y otras proteínas y ARN, estaría mucho más cerca de células biológicas existentes como las bacterias», afirmó. Para ilustrar la distancia que aún queda, Adamala recurre a una metáfora: «La célula moderna es como un Dreamliner. Nosotros hemos construido un Flyer de los Wright: el primer armazón de bicicleta con alas que vuela cien metros».
Los primeros pasos hacia la evolución
Una vez que la célula crecía y se dividía, el equipo quiso saber si podía dar un paso más: evolucionar. Introdujeron variaciones genéticas artificiales para comprobar si algunas células crecían más o se dividían con mayor rapidez, y observaron que esos rasgos se volvían más frecuentes en la población. Era la selección favoreciendo determinadas características, el primer indicio de un proceso evolutivo.
Aun así, esto no equivale a la selección natural. Las mutaciones no surgieron de forma espontánea; el equipo las generó de manera sintética. La enzima que replica el ADN trabaja con demasiada precisión y no introduce errores útiles. Para que la evolución ocurra de verdad, harán falta enzimas más propensas al error, aunque no tanto como para comprometer la integridad del genoma.
Adamala describe el reto como encontrar el equilibrio entre orden y caos, y cita al bioquímico Stuart Kauffman, quien sostiene que la biología funciona mejor en el «borde del caos». Otros grupos han demostrado evolución adaptativa en células sintéticas derivadas de bacterias, pero ninguna construida desde cero como esta.
Aplicaciones futuras y ciencia abierta
Junto con los resultados, Adamala y otros biólogos sintéticos anunciaron la creación de Biotic, una organización sin ánimo de lucro para compartir herramientas, datos y métodos con investigadores de todo el mundo. Los protocolos y datos se publican abiertamente para que otros puedan construir sobre este trabajo y mejorarlo.
Las aplicaciones a largo plazo son amplias: desde la producción de biocombustibles, fármacos o fertilizantes sin depender de combustibles fósiles, hasta una ventana hacia el pasado que permita entender cómo moléculas simples dieron lugar a la vida hace aproximadamente 4.000 millones de años.
La pregunta que guía todo el proyecto, según Adamala, es directa: «¿Qué más puede hacer la biología?». Responderla llevará décadas. Pero con una célula sintética que ya crece, copia su ADN y se divide, el camino acaba de volverse un poco más concreto.