¿Si sintetizamos vida en el laboratorio, entenderemos la vida de una manera diferente?

texto original: Rebecca Wilbanks para aeon

¿Qué es la vida? Durante gran parte del siglo XX, esta pregunta no preocupaba particularmente a los biólogos. La vida es un término para poetas, no científicos, argumentó el biólogo sintético Andrew Elligton en 2008. Andrew ha estado desde el inicio de su carrera científica estudiando cómo comenzó la vida. A pesar de las reservas de Elligton, los campos relacionados con la investigación del origen de la vida y la astrobiología han renovado  el enfoque de lo que significa la vida. Para reconocer las diferentes formas que la vida pudo tener hace 4.000 millones de años, o la forma que podría tener en otros planetas, los científicos necesitan comprender la esencia que hace que algo viva.

La vida, sin embargo, es algo no fijo, es un ente móvil, como bien los filósofos han observado durante mucho tiempo. Aristóteles distinguió la “vida” como un concepto de “lo vivo”: la colección de seres vivos que componen nuestro mundo, como el perro del vecino, mi primo y las bacterias que crecen en el fregadero. Para conocer la vida, debemos por tanto estudiar la vida; pero los seres vivos no son inmutables sino que siempre cambian a través del tiempo y el espacio. Al tratar de definir la vida debemos hacer el ejercicio intelectual de considerar toda la vida que conocemos así como aquella vida que no conocemos. Como dice el investigador Pier Luigi Luisi de la Universidad Roma Tre, has tres categorías de vida: «vida tal y como es ahora», «vida como podrá ser» y «la vida que en un día fue». Estas tres categorías apuntan a un dilema antiguo que ya abordaron en su momento los filósofos místicos medievales. Ya entonces ellos se dieron cuenta que la vida es siempre más que la vida, haciéndola, paradójicamente, permanentemente inaccesible para los vivos. Debido a esta brecha entre la vida real y la vida potencial, muchas definiciones de vida se centran en su capacidad para cambiar y evolucionar en lugar de tratar de precisar unas características fijas que la definan.

A principios de la década de 1990, mientras aconsejaba a la NASA sobre las posibilidades de vida en otros planetas, el biólogo Gerald Joyce, ahora en el Instituto Salk de Estudios Biológicos de California, ayudó a encontrar una de las definiciones de vida más usadas hoy en día. La suya se conoce como la definición química darwiniana: «la vida es un sistema químico autosostenible  capaz de experimentar la evolución darwiniana». En 2009, después de una década de trabajo, el grupo de Joyce publicó un artículo en el que describía una molécula de ARN que podía canalizar su propia síntesis para hacer así copias de ella misma. Este sistema químico cumple con la definición de vida de Joyce. Pero nadie quería decir que aquella molécula estaba viva. El problema era que la molécula aún no había hecho nada nuevo o emocionante. En un artículo aparecido en el New York Times lo expresó así: «Algún día su genoma puede sorprender a su creador con una palabra, un truco o una nueva jugada en el juego de la vida, que él no haya anticipado. Si ocurriera, si lo hiciera por mí, sería feliz», dijo Joyce, y agregó al final: «No lo diré en voz alta, pero está viva».

«la vida es un sistema químico autosostenible  capaz de experimentar la evolución darwiniana»

Joyce intenta comprender la vida tratando de generar sistemas de vida simples en el laboratorio. Al hacerlo, él y otros biólogos sintéticos, traen nuevos tipos de vida a la existencia. Todo intento de sintetizar nuevas formas de vida apunta al hecho de que todavía hay más posibilidades, tal vez infinitas, de cómo podría ser la vida. Los biólogos sintéticos podrían cambiar la forma en que evoluciona la vida, o su capacidad de evolucionar en absoluto. Con ellos, su trabajo plantea nuevas preguntas sobre una definición de vida basada en la evolución. ¿Cómo categorizar la vida que se rediseña, el producto de una ruptura en la cadena de la descendencia evolutiva?

En 1997, Drew Endy, uno de los fundadores de la biología sintética y ahora profesor de bioingeniería en la Universidad de Stanford en California, intentaba crear un modelo computacional de la forma de vida más simple que pudiera encontrar: el bacteriófago T7, un virus que infecta a la bacteria E. coli. Una cabeza cristalina sobre patas delgadas, un organismo que parece una cápsula de aterrizaje lunar alunizando cuando se aferra a su huésped bacteriano. El bacteriófago es tan simple que según algunas definiciones ni siquiera se le considera vivo. Como todos los virus, depende de la maquinaría molecular de su célula huésped para replicarse, por ello hay quien no los considera vivos, al carecer de un sistema de autoreplica, siempre dependen del huésped. El bateriófago T7 sólo tiene 56 genes (Fig. 1), y Endy pensó que podría ser posible crear un modelo que explicara cada parte del fago y como funcionaban cada una de las partes de forma conjunta. Aspiraba a conseguir una representación perfecta que pudiese predecir como cambiaría el fago si alguno de sus genes fuese alterado, trastocado o eliminado.

Endy construyó una serie de mutantes del bacteriófago T7, anulando sistemáticamente genes o alterando su ubicación en el pequeño genoma T7. Pero en contra de sus pronósticos, los fagos mutantes se ajustaban al modelo sólo algunas veces. Un cambio que debería haber causado la debilitación de los fagos, dio lugar a que los fagos reventaran las células de su huésped E. coli el doble de rápido que antes. Las predicciones no estaban funcionando. Eventualmente, Endy se dio cuenta de que «si queremos modelar el mundo natural, tenemos que reescribir el mundo natural para que sea modelable». En lugar de tratar de hacer un mapa mejor, su idea era cambiar el territorio por completo. Así nació el campo de la biología sintética. Tomando prestadas técnicas de ingeniería informática y de computación, Endy  comenzó a “refactorizar” el genoma del bacteriófago T7. Hizo el bateriófago T7.1, una forma de vida diseñada para facilitar la interpretación a la mente humana.

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Fig. 1. Mapa genético del fago T7 que muestras los principales genes que se activan para su replicación una vez dentro de la bacteria E. coli. Primero lo hacen los genes Clase I que incluyen al gen 1 que codifica la ARN polimerasa, luego los genes Clase II que codifican los genes implicados en la replicación de ADN, y por último los genes Clase III que codifican para las proteínas estructurales del fago. 

El fago T7.1 es un ejemplo de lo que un biólogo sintético ha llamado supradarwiana: vida que debe su existencia al diseño humano más que a la selección natural. Los bioingenieros como Endy abordan la vida en términos dualistas: una estructura física por un lado, un patrón de información por el otro. En teoría, una representación perfecta de la vida permitiría una transición ininterrumpida entre la información y la materia, la intención y la realización. Cambie algunas letras del ADN en la pantalla de su ordenador e imprima un organismo se vea y se comporte como usted desea, esta es un idea. Con este enfoque, la evoluciona con corromper el plan del ingeniero. Preservar los diseños biológicos puede requerir que sus organismos modificados no puedan reproducirse o evolucionar.

Por el contrario, el deseo de Joyce de que sus moléculas lo sorprendan sugiere que la posibilidad de una evolución abierta e incierta (inventiva, pluripotencialidad, apertura) es el verdadero criterio de lo que es vida. De acuerdo con esta idea, Joyce ahora define la vida como «un sistema genético que contiene más bits de información que el número requerido que fue necesario para iniciar dicha operación». Es decir considera el proceso evolutivo como algo intrínseco de la vida. Según esta definición, dados dos sistemas idénticos con historias diferentes, uno diseñado y el otro evolucionado, sólo el último se consideraría vivo; el sistema diseñado racionalmente, no importa cuán complejo sea, sólo sería un «artefacto tecnológico» que carecería de historia evolutiva.

El diseño y la evolución no siempre son opuestos. Muchos proyectos de biología sintética utilizan una combinación de diseño racional y evolución dirigida: construyen una gran cantidad de células mutantes (variaciones de un tema) y seleccionan las que mejor funcionan. Aunque la nueva comprensión de la vida de Joyce todavía implica la evolución, evoca la abrupta temporalidad de la emergencia en lugar de la “longuera durée” de Darwin. La vida emergente se ajusta a una cultura de innovación disyuntiva cuyo ideal final se aproxima a algo así como la magia de sacar un riñón de una impresora 3D: el encanto de unir cosas familiares con resultados nuevos y sorprendentes. El diseño y la evolución también son compatibles cuando los bioingenieros consideran la diversidad genética como un tesoro oculto de elementos de diseño para formas de vida futuras.

Para algunos biólogos sintéticos, el camino hacia lo que los místicos llamaron vida más allá de la vida –la vida que excede a la vida tal como la conocemos– ahora funciona a través de la ingeniería biológica. Endy describe su vocación en términos de un deseo de contribuir a la vida mediante la generación de nuevos tipos de «patrones improbables que continúan prosperando y existiendo». Joyce imagina que la vida y la tecnología unen fuerzas contra la tendencia termodinámica fundamental, esa fuerza que conduce hacia el desorden y la decadencia. Qué nuevas formas tomará la vida…, sólo el tiempo lo dirá.

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Texto original de Rebecca Wilbanks, es becaria postdoctoral de Hecht-Levi en el Berman Institute of Bioethics, así como becaria postdoctoral en el Departamento de Historia de la Medicina de la Universidad Johns Hopkinks en Baltimore. En estos momentos se encuentra ultimando su primer libro Life´s Imagined Futures.

El artículo original apareció publicado en Aeon bajo el título “If we made Life in a las, would we understand it differently?“, el 17 de agosto de 2018.

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