sábado, 29 de mayo de 2010

¿Hemos creado vida artificial? (y 2)

Una de las virtudes del trabajo de Venter y su grupo ha sido traer a la actualidad el interés por aspectos de la Biología especulativa que habitualmente solo preocupan a unos cuantos forofos, tanto profesionales de la Biología como aficionados a la ciencia ficción. ¿Se puede decir que Venter ha sintetizado vida artificial? Bueno, para eso tendríamos que tener claro a qué nos referimos con "vida artificial". Y eso necesitaría, también, saber qué significa "vida".

En realidad, no existe una definición "formal" del concepto vida. Todo lo más se ha establecido una descripción parsimoniosa de los seres vivos basada en sus características fundamentales, y que es una versión sofisticada de esa que todos aprendemos de niños (los seres vivos nacen, crecen, se reproducen y mueren). El concepto actual de vida se aproxima, más bien, a lo siguiente:

La vida es una propiedad emergente de un cierto tipo de sistemas complejos caracterizados por:
  • Su composición: todos los seres vivos estamos constituidos por el mismo conjunto de elementos. Además, no es una selección casual: las propiedades de estos elementos son las idóneas para mantener un entorno químico en el que coexisten moléculas estables, cuyos átomos están unidos entre sí mediante enlaces covalentes, con grupos reactivos y con fuerzas intermoleculares intensas y débiles.
  • Su estructura: todos los seres vivos somos sistemas modulares constituídos por una o varias unidades básicas, las células. Además, la mayor parte de los organismos vivos somos sistemas enormemente recursivos, de modo que presentamos grados de organización jerarquizados que contribuyen a establecer mecanismos homeostáticos.
  • Sus funciones: nutrición (intercambio de materia y energía entre los organismos y su entorno), relación (intercambio y utilización de la información, tanto interna como externa) y reproducción (formación de nuevos organismos, casi idénticos a los originales).
La conjunción de esas características da lugar a un tipo particular de sistemas,  que son a la vez capaces de mantener sus propiedades internas más o menos constantes a pesar de los cambios del entorno o de cambiarlas en respuesta a modificaciones. Es decir, los seres vivos somos sistemas homeostáticos y evolutivos.

¿Y qué hay de la vida artificial? En mi opinión, podríamos hablar de vida artificial si consiguiéramos alterar las características particulares de los organismos (composición, estructura, función) pero manteniendo las propiedades genéricas: homeostasis y evolución. Podríamos ir punto por punto, analizando las posibles modificaciones que nos indicarían que hablamos, realmente, de organismos sintéticos

Cambios en la función

En realidad éste es un paso que ya se ha iniciado: la transformación genética ha permitido introducir genes de unos organismos en otros , en particular en microorganismos y plantas, que les permiten desarrollar nuevas funciones. Este es, sin duda, el primer paso hacia el diseño inteligente de organismos, y se dio hace ya bastante tiempo. Sin embargo, al menos por el momento, estos genes extraños no proporcionan a los organismos modificados ventajas adaptativas (menos mal). Lo único que hemos hecho hasta ahora ha sido manipular a los organismos para que nosotros podamos obtener un mayor rendimiento de su utilización.

Cabe avanzar mucho más por este camino. Por ejemplo, entrando en los caminos de la especulación, por no hablar de ciencia ficción, líneas futuras de investigación en este ámbito podrían ser:
  • Introducción en un organismo de rutas metabólicas completas, incluyendo sus mecanismos de regulación. Esto permitiría modificar el metabolismo de esos individuos, haciendo posible que utilizaran metabolitos que ahora quedan fuera de su alcance. De esta forma conseguiríamos que ciertos organismos utilizaran nuestros residuos como fuente de energía, o que burlaran la limitación al crecimiento que supone la presencia en el medio de cantidades reducidas de algunos elementos, como el nitrógeno. En teoría este es un paso relativamente sencillo, ya que somos capaces de introducir en un organismo un considerable número de genes simultáneamente.
  • Diseño inteligente de genes: consistiría en el diseño integral de las proteínas, modelizando su estructura tridimensional para, a partir de ella, deducir su estructura primaria. El paso a secuencia de nucleótidos desde este paso es extremadamente sencillo, y la síntesis del gen completo es factible.
  • Creación de rutas metabólicas "ex novo". En este caso se iría más allá, determinando la cadena de reacciones químicas y su regulación metabólica para aprovechar como metabolitos sustancias que ahora no pueden ser utilizadas por ningún organismo. Una gran oportunidad para la biodegradación de compuestos sintéticos o para la síntesis de nuevos compuestos.
Cambios en la estructura

Podríamos imaginar células animales con cloroplastos plenamente funcionales, capaces de desarrollar la fotosíntesis... O células vegetales con paredes celulares no celulósicas, aprovechables por nosotros, lo que permitiría incrementar el rendimiento energético de las plantas. Los cambios estructurales en los organismos podrían incluir la transferencia de orgánulos, modificaciones en las propiedades de los orgánulos que ya existen (cambios en su permeabilidad, por ejemplo para que las mitocondrias pudieran utilizar sustratos diferentes), o incluso el diseño de orgánulos específicamente diseñados para realizar ciertas funciones... Esto ya empieza a sonar mucho más a ficción científica que a proyectos de investigación, pero de eso se trataba.

Cambios en la composición

Terminemos de imaginar. Los organismos que conocemos utilizan, como es sabido, un pequeño grupo de elementos químicos. ¿Podríamos crear vida basada en el Silicio, y no en el Carbono? ¿Organismos capaces de sobrevivir en entornos no acuosos? ¿Diseñar sistemas químicos ad hoc para evolucionar en ambientes químicos inhóspitos, generando como residuos de su metabolismo compuestos que "abonaran" ese ambiente para que nosotros pudiéramos utilizarlo?