Thread by @Pulgar_Panda

La vida sintética, o artificial, ha estado presente en multitud de obras de ciencia ficción. Pero, ¿es posible crear vida artificial en el laboratorio? ¿Se pueden crear seres vivos sin la necesidad de un progenitor? Pues sí, y llevamos desde 2010 conviviendo con ellos. Va hilo.

Una de las obras más célebres donde podemos encontrar la vida sintética es Blade Runner, una obra literaria y saga cinematográfica en la que la humanidad convive con seres humanos artificiales: los replicantes.

Los replicantes eran androides en la novela original de Philip Dick ("¿Sueñan los androides con ovejas eléctricas?"), pero adoptan un perfil sintético (biológico) en su adaptación cinematográfica, creados a partir de compuestos orgánicos mediante biotecnología.

¿Es posible que lleguemos a un escenario similar al de Blade Runner donde la humanidad convive con seres vivos sintéticos? Probablemente sí. De hecho, llevamos ya desde 2010 conviviendo con seres sintéticos, aunque están recluidos en unas instalaciones de La Jolla, en California.

En este hilo vais a poder conocer la evolución y desarrollo de la vida sintética (definida como el diseño y construcción de sistemas biológicos y organismos a partir de biomoléculas), y cómo los avances en genómica y biotecnología han hecho posible la creación de vida artificial.

Para ello vamos a hacer un recorrido por la historia de la vida sintética desde 1982, año de estreno de Blade Runner, hasta la actualidad, 2019.

¿Empezamos?

En 1982 se nos mostró en Blade Runner un futuro distópico donde la humanidad convivía con seres humanos sintéticos. Sin embargo, la realidad distaba mucho del escenario presentado por la película: en 1982 ya estaba desarrollada y comercializada la secuenciación de ADN.

La secuenciación de ADN se fue optimizando, mejorando y abaratando durante los años siguientes, hasta que en la década de 1990 alcanzó su apogeo. En estos años secuenciar un genoma era rápido y fiable, por lo que el genoma de muchas especies se secuenció.

Algunos de los genomas secuenciados fueron: 'Haemophilus influenzae' y 'Mycoplasma genitalium' en 1995, 'Saccharomyces cerevisiae' en 1996, 'Escherichia coli' en 1997, o nuestro genoma ('Homo sapiens'), una tarea que comenzó en 1998 y culminó en 2001.

La secuenciación de ADN daría paso a la creación de vida sintética. El primer producto sintético, aunque muy simple, se creó a principios del siglo XXI. En 2002 el investigador Jeronimo Cello y sus colaboradores sintetizaron el ADN del poliovirus, causante de la poliomielitis.

El ADN sintético del poliovirus tenía solamente 7.500 nucleótidos, pero era completamente funcional: podía introducirse y "secuestrar" la maquinaria molecular de células cancerígenas, además de causar parálisis cerebral en ratones transgénicos para la polio.

En 2002 se había creado el primer virus artificial. Sus creadores lo presentaron con las siguientes palabras: «Nuestro estudio sugiere que es posible sintetizar in vitro un agente (virus) infeccioso siguiendo únicamente las instrucciones de su secuencia genética».

Avanzamos unos años. En 2008 se inicia la vida sintética como disciplina científica gracias a los avances tecnológicos y moleculares ocurridos en el Instituto John Craig Venter, ubicado en La Jolla (San Diego, California) y fundado por el biólogo molecular John Craig Venter.

Allí se creó por primera vez en la historia un genoma completo, el de la bacteria 'Mycoplasma genitalium'. Los investigadores del Instituto Craig Venter sintetizaron in vitro su genoma, una cadena de ADN de medio millón de nucleótidos (582.970 letras) y 485 genes.

Para crear este genoma el grupo de Craig Venter usó numerosas técnicas moleculares y genéticas muy punteras. Este genoma artificial, copiado del genoma natural de 'Mycoplasma genitalium', es el más pequeño y simple que se conoce: no hay ser vivo con menor cantidad de nucleótidos.

Los investigadores solo pudieron sintetizar el genoma de la bacteria, pero no el resto de sus componentes celulares, por lo que no sería un ser sintético per se. Sin embargo, el equipo de Craig Venter ya se encontraba creando el primer ser vivo sintético en sus instalaciones.

En 2010 se creó «la primera célula sintética hecha a partir del código de un ordenador, creando su cromosoma a partir de cuatro botellas de productos químicos, montando ese cromosoma en una levadura, trasplantándolo en una bacteria y transformándola en una nueva especie».

Así lo anunció Venter en 2010. «Es la primera especie autorreplicante del planeta cuyo padre es un ordenador».

En este vídeo de @TEDTalks podéis ver el anuncio de la primera bacteria sintética de nuestra historia:

@TEDTalks Os presentamos a JCVI-syn1.0, la especie a la que se refería Venter (sus siglas son John Craig Venter Institute synthetic version 1.0).

JCVI-syn1.0 es una bacteria sintética compuesta por un genoma artificial de 'Mycoplasma mycoides' introducido en un citoplasma de M.capricolum.

@TEDTalks La bacteria sintética JCVI-syn1.0 fue el primer organismo sintético del planeta: ya no se había creado un genoma aislado, sino un ser vivo completo. Su genoma era además más grande, con un millón de nucleótidos (1,077.947 exactamente) y 901 genes.

@TEDTalks Tras crear a JCVI-syn1.0 los investigadores comprobaron que esta bacteria creció y se dividió en el laboratorio formando colonias de forma rápida y eficiente. El grupo introdujo además varias marcas genéticas en su genoma para distinguir este linaje sintético de otros naturales.

@TEDTalks Implantaron tres secuencias específicas que, una vez JCVI-syn1.0 las traducía a proteínas, significaban lo siguiente:

"Vivir, errar, caer, triunfar y recrear vida de la vida"
"Ve las cosas, no como son, sino como podrían ser"
"Lo que no puedo construir, no lo puedo comprender"

@TEDTalks Cuatro años más tarde, en 2014, se anunció la síntesis de uno de los cromosomas de la levadura de la cerveza (Saccharomyces cerevisiae). Un enorme equipo internacional de científicos logró crear el tercer cromosoma de los 16 que tiene la levadura de la cerveza.

@TEDTalks El tercer cromosoma sintetizado tenía alrededor de 270.000 nucleótidos y, aunque no era una secuencia muy grande (recordad que JCVI-syn1.0 tenía un millón de nucleótidos), el equipo consiguió eliminar genes no esenciales: los que no participan en el metabolismo o reproducción.

@TEDTalks Tras trasplantar este cromosoma sintético en levaduras hospedadoras a las que previamente se les había extraído su tercer cromosoma, éstas crecieron y se dividieron como si nada hubiera pasado: las nuevas levaduras semi-sintéticas eran totalmente viables.

@TEDTalks En 2016, el grupo de investigación del Instituto Craig Venter creó una versión optimizada y más eficiente de su bacteria sintética: el JCVI-syn3.0. Durante años, los investigadores llevaron a cabo análisis bioinformáticos y moleculares para observar qué genes se podían eliminar.

@TEDTalks Tras varios ciclos de diseño, síntesis y pruebas de genomas artificiales, se consiguió crear el JCVI-syn3.0, una versión mejorada de su predecesor (JCVI-syn1.0) en la que se redujo su genoma y se eliminaron varios genes no esenciales, al igual que se hizo en la levadura.

@TEDTalks JCVI-syn3.0 tenía solamente 531.560 nucleótidos y 473 genes, un genoma todavía más pequeño que el de JCVI-syn1.0. Esta nueva bacteria sintética se convirtió en el organismo con el genoma más pequeño que el de cualquier ser vivo conocido, superando así a 'Mycoplasma genitalium'.

@TEDTalks En 2017 el consorcio internacional de científicos consiguió sintetizar cinco cromosomas más de la levadura de la cerveza, teniendo así 6 de los 16 cromosomas sintetizados. Además, se eliminaron los genes que no participaban en el metabolismo, crecimiento y división.

@TEDTalks Los investigadores llamaron a esta nueva levadura semi-sintética (6 de sus cromosomas ya eran sintéticos) Sc2.0. Los autores ya apuntaban a que este organismo semi-sintético «será muy valioso para aplicaciones académicas e industriales».

@TEDTalks Y llegamos a la actualidad, 2019. A mediados de este año se publicó la creación del JCVI-syn3.A, una versión optimizada para el crecimiento del JCVI-syn3.0 en la que se introdujeron 20 genes más y se aumentó ligeramente el genoma a 543.000 nucleótidos.

@TEDTalks Los investigadores consiguieron mapear el metabolismo del JCVI-syn3.A al detalle, es decir, que se conocían todas las reacciones bioquímicas que se producían dentro de esta bacteria sintética.

@TEDTalks Todas, absolutamente todas, las reacciones metabólicas que se producen en el JCVI-syn3.A están descritas: desde la obtención de azúcares, lípidos y proteínas, hasta el metabolismo de nucleótidos o iones.

Se sabe todo de JCVI-syn3.A: genoma, genes y metabolismo.

@TEDTalks A día de hoy tanto el consorcio internacional que investiga a 'Saccharomyces cerevisiae' como el Instituto John Craig Venter siguen investigando y desarrollando sus respectivos organismos sintéticos: la levadura de la cerveza y el micoplasma.

@TEDTalks De hecho, se espera que para 2020 se tenga finalizado el Sc2.0, la levadura de la cerveza completamente sintética (los 16 cromosomas sintetizados).

En este artículo de @microBIOblog se anuncia dicho descubrimiento como uno de los más importantes de 2020:
microbioun.blogspot.com/2019/12/la-cie…

@TEDTalks @microBIOblog Así que, sí, ya existe vida sintética. Aunque todavía son organismos relativamente simples, los avances en biología molecular y bioinformática favorecerán el salto a organismos más complejos. Habrá que estar atento a los descubrimientos de La Jolla, en California...

@TEDTalks @microBIOblog ¡Fin del hilo!

Muchas gracias por leernos y enhorabuena si has llegado hasta el final. El contenido de este hilo se ha extraído de nuestro artículo, donde puedes encontrar más información y referencias:
pulgarpanda.wixsite.com/elpulgardelpan…

@TEDTalks @microBIOblog Este artículo conformó además la charla que @JorgeArctos dio en Desgranando Ciencia 6 (@Sci_Granada) el pasado noviembre, en la sección de Blade Runner.

Aunque todavía no están subidas las charlas individualizadas, podéis verla junto al resto aquí: