Craig Venter, pionero de la investigación genética y de la biología sintética, ha desarrollado el que hasta ahora es el fragmento más pequeño de material genético apto para la vida. Por Frank Ochmann / Fotografía: Thomas Deerinck

A partir de él, ha ‘nacido’ una nueva bacteria. Este avance abre la puerta a muchos tratamientos médicos, pero también a un gran negocio: patentar la vida.

esfera bacteria

JCVI-syn3.0

Una diminuta esfera, de color claro y un diámetro de solo una milésima de milímetro, se multiplica estupendamente, siempre y cuando se den todos los parámetros seleccionados durante su creación y las condiciones ambientales también sean las adecuadas.

Evidentemente, lo mismo se puede decir de todos los seres vivos. También de los paramecios o de los seres humanos. Pero es que esta bacteria no existía hasta que fue diseñada en un ordenador y luego traída a la vida en un laboratorio. JCVI-syn3.0 es el ser vivo sintético más reciente. Uno de los rasgos destacados de este microbio es lo diminuto de su material genético. Todos sus procesos vitales se basan únicamente en 473 genes. Los biólogos entienden por gen cada fragmento de material genético que desempeña una función biológica concreta, como por ejemplo la producción de una proteína. No hay otro organismo conocido que pueda salir adelante con tan pocos genes como la JCVI-syn3.0, detalle que hace doblemente interesante a esta bacteria, pues es obvio que resulta mucho más fácil analizar las funciones y efectos metabólicos de unos pocos genes que de muchos. Y una vez que se consiga entender un organismo así, es probable que también se le pueda manipular.

Al microscopio, la bacteria parece una esponjosa torunda de algodón. Su nombre revela su origen. JCVI viene de J. Craig Venter Institute. Esta institución cuenta con dos laboratorios en Estados Unidos, uno en Rockville, cerca de Washington, y un segundo en La Jolla, California. Y syn es la abreviación de synthetic, ‘sintético’, y el 3.0 al final del nombre permite deducir que esta bacteria no es la primera que sale de estos laboratorios. De hecho, la JCVI-syn1.0 fue presentada al mundo hace seis años como el primer organismo sintético. Hay que decir que el término ‘sintético’ sigue siendo objeto de polémica, ya que ambos seres vivos, en su versión antigua y en esta nueva, se han creado sobre la base de un modelo natural. En cualquier caso, lo que no se discute es que previamente no existía ninguna célula con exactamente este mismo material genético y que su genoma se ha armado paso a paso en un laboratorio. De todos modos, Craig Venter no se deja distraer por los comentarios críticos, y además es un hombre conocido por saber entender el marketing tan bien como la investigación científica. En su día, pletórico de confianza como siempre, ya anunció que la JCVI-syn1.0 era «la primera especie de este planeta que tiene un ordenador por padre». Y ahora esta peculiar familia surgida de un laboratorio acaba de tener descendencia.

Un hombre impaciente

Craig Venter, un biocientífico de 70 años y originario de Salt Lake City, en Utah, el Estado de los mormones, se hizo mundialmente famoso cuando, en el año 2000, consiguió descodificar el genoma completo de un ser humano al frente de su empresa Celera. No solo lo hizo por mucho menos dinero que la competencia estatal, para la que él mismo había trabajado durante unos años, sino también en mucho menos tiempo. En el Instituto Nacional de la Salud de Estados Unidos las cosas avanzaban con demasiada lentitud para él. Evidentemente, la paciencia no se cuenta entre las muchas virtudes de este hombre. Por otro lado, fue precisamente este defecto en su carácter lo que le llevó a ser el primero en cruzar la línea de meta de la secuenciación del genoma humano. A pesar de ello, para la celebración, el presidente Bill Clinton invitó a la Casa Blanca a los dos contendientes, Craig Venter y Francis Collins, el por entonces director del Proyecto Genoma Humano, de gestión gubernamental. El presidente de Estados Unidos anunció en tono solemne. «Estamos aprendiendo el lenguaje con el que Dios creó la vida». Pero un tipo como Venter no podía darse por satisfecho con tan poco. No solo quería entender ese lenguaje, quería escribirlo.

La vida de arriba abajo

El nuevo campo de Venter, la «biología sintética», se ha vuelto desde entonces tan diverso como lo es la propia vida. A veces se limita a sencillos ciclos bioquímicos, que se crean en laboratorio para que después se puedan usar técnica o médicamente. Otras veces se lanza al desciframiento de genomas enteros. A comienzos del siglo XX, Stéphane Leduc habló por primera vez del concepto de biología sintética. El investigador francés vinculó este nombre con el deseo de entender la vida desde la misma base, de abajo arriba. Pensaba que el uso de métodos fisiológicos y químicos ayudaría a comprender cómo la materia pasa de un estado inanimado a la vida. Pero también se puede hacer a la inversa. Craig Venter y su equipo eligieron el otro camino. de arriba abajo. La pregunta de la que partieron fue. hasta qué punto se podía reducir el genoma de una célula sin llegar a matarla, es decir, qué genes son prescindibles y cuáles no.

Un genoma mínimo

Tuvieron que pasar cinco años antes de que se lograra responder aquella pregunta inicial, aplicada a la bacteria que Craig Venter ya había presentado como el primer ser vivo sintético. la JCVI-syn1.0. En su forma natural, se trata de un parásito de cabras y vacas que afecta a sus pulmones y articulaciones. Sin embargo, lo que le interesaba al grupo de Venter era el tamaño de su genoma y la rapidez con la que esta bacteria se multiplica. Gracias a una herramienta habitual en el mundo de la genética, y que se asemeja a un juego de bloques de construcción, se reprodujo primero el genoma y luego se introdujo en una bacteria a la que previamente se le había privado de su propio material genético. El trasplante de un genoma completo creado en el laboratorio dio pie a un organismo capaz de vivir y multiplicarse, pero también ofrecía la oportunidad de trabajar en ese mismo organismo. Después de cada alteración y de cada supresión de un componente, se podía volver a implantar en una bacteria adecuada y comprobar si el cambio realizado en el genoma resultaba letal o asumible.

Esto sería el equivalente, tal y como explicó Venter, a coger un avión, ir desmontándolo pieza a pieza y probar cada vez si sigue siendo capaz de volar. ¿Pero qué conclusiones se pueden sacar de este procedimiento? «Quitas un propulsor del ala de un bimotor Boeing 777 y compruebas que el aparato todavía puede volar», dice Venter. «Si no tuvieras los conocimientos previos adecuados, eso te podría llevar a pensar que los motores son prescindibles en un avión. Solo descubres lo vitales que son cuando también le quitas el segundo motor. Pues eso mismo es lo que estamos haciendo nosotros una vez tras otra, solo que en el campo de la biología». El equipo de investigadores de Venter partió con alrededor de un millón de componentes genéticos de la bacteria JCVI-syn1.0. De ellos, han quedado en la syn3.0 en torno a la mitad. 531.000 componentes bioquímicos, agrupados en un total de 473 genes. Esto convierte a la JCVI-syn3.0 en la bacteria con el genoma de menor tamaño del mundo, aunque su competidora natural más próxima, la Mycoplasma genitalium, la sigue de cerca con sus 525 genes.

¿Se ha creado entonces la forma de vida más primitiva imaginable? ¿Una célula con solo 473 genes? Venter admite que el hecho de que el artículo publicado en el que se dio a conocer su bacteria sintética llevase en el título «un genoma mínimo», y no «el genoma mínimo», es bastante gráfico. Añade que en los últimos años han aprendido lo importante que para un organismo es el entorno. Eso significa que, si se alteran las condiciones ambientales de una célula viva, probablemente algunos de los genes que antes se habían considerado prescindibles pasarían a ser fundamentales. Por lo tanto, no hay un modelo único para un genoma mínimo, esto es, no existe un límite claramente definido de la vida.

Esto es un negocio

En cualquier caso, ese no era el objetivo principal en la creación de nuevos microbios. Craig Venter, además de investigador, es empresario. El instituto sin ánimo de lucro que lleva su nombre es el responsable de desarrollar los avances científicos. Por su parte, el objeto de Synthetic Genomics Inc. (SGI) es la aplicación industrial y la obtención de beneficios. La syn3.0 está pensada para convertirse en una herramienta biológica que abra la puerta a avances en la programación de genomas completos. Por eso no sorprende que ya se haya solicitado una patente para todo el proceso. Venter habla entusiasmado de bacterias creadas a la carta, capaces, por ejemplo, de producir combustibles, o de algas con sabor a carne. Sin embargo, junto a las cuestiones biológicas se plantean también cuestiones éticas, sobre todo cuando se sabe que el Pentágono ha sido una de las fuentes de financiación del proyecto.

Los microbios creados hasta ahora son prácticamente idénticos a sus modelos naturales. «Con el tiempo, este procedimiento se irá empleando para desarrollar genomas cada vez más diferentes», cree por ejemplo el sociólogo Kenneth Oye, del Instituto Tecnológico de Massachusetts, en Cambridge. «En lo que se refiere a las ventajas y riesgos a largo plazo, todavía quedan muchas sombras». Sin embargo, ya hay docenas de institutos de investigación y empresas que orientan su actividad hacia la biología sintética.

El debate ético en torno a la vida creada por ordenador está en marcha, al menos en Estados Unidos. Sin embargo, todavía no se puede anticipar qué evolución realista cabe esperar y qué aspectos siguen siendo cosa de ciencia ficción. Sea como fuere, Criag Venter no pierde ocasión para alimentar el entusiasmo. Unas veces habla de una segunda revolución industrial, otras veces incluso del nacimiento de una nueva era. Cuando se plantea la cuestión de las posibles limitaciones legales, por el riesgo, por ejemplo, de que los organismos sintéticos obtenidos en laboratorio pudieran escaparse al exterior o ser creados con fines malignos, los protagonistas se limitan a restar importancia al asunto.

Por lo tanto, ¿la posibilidad de que el ser humano pueda dominar la vida es solo cuestión de tiempo? Contra esto se pueden plantear cuando menos objeciones filosóficas, pero hay datos que tampoco respaldan esta opción. El propio grupo de trabajo de Venter reconoció 149 objeciones. Y es que el genoma de la syn3.0 contiene precisamente «149 genes con una función biológica desconocida». Sin embargo, si se eliminan, la bacteria muere o apenas se reproduce. Los autores creen que en una célula hay procesos que son irrenunciables para la vida pero que todavía no se han podido identificar. Y eso hace que hasta un tipo como Venter se muestre prudente. «Solo entendemos dos terceras partes de la célula más sencilla que hemos podido construir. Y nuestra comprensión del genoma humano probablemente se encuentre en torno al uno por ciento». «Es todavía muy pronto para plantearse la manipulación de nuestro genoma», añade. Por supuesto que una bacteria sencilla basta para hacer el mal, pero esa gente a la que le quitan el sueño las pesadillas en las que el ser humano se erige en «master del universo» y ejércitos de soldados clónicos marchan sobre la Tierra, puede quedarse tranquila durante un tiempo… a pesar de -o precisamente por- la JCVI-syn3.0.

craig venter vida artificial

Craig Venter: Un Darwin del siglo XXI con visión comercial

Es fácil considerar que Craig Venter (Salt Lake City, 1946), obsesionado por crear vida sintética, quiera parecerse a Dios. Pero Venter es ateo y, de inspirarse en alguien, «no sería en un poder superior». Su ídolo siempre fue Charles Darwin. Incluso emuló el viaje del Beagle en su yate y capturó el ADN de cientos de miles de microorganismos. Solo que Venter no se limita, como Darwin, a recolectar especímenes; su propósito es volver a crearlos, vaciando las células del material original y rellenándolas de un genoma fabricado por él. Venter aspira a modificar la evolución. Pocos científicos en el mundo concitan tanta admiración y tantas críticas. Hijo de un mormón excomulgado, Venter hacía novillos para irse a la playa con su tabla de surf. Fue reclutado y enviado a Vietnam, donde atendía a los heridos en un hospital de campaña. Deprimido, intentó suicidarse nadando en el océano hasta el agotamiento, pero dice que cuando vio al primer tiburón, cambió de idea. A su regreso consiguió graduarse y, aunque aspiraba a ser médico, al final eligió la bioquímica. Él se considera un diseñador de software, solo que trabaja con ADN, «el software de la vida». Sus proyectos lo han convertido en un investigador de prestigio y también en un empresario de éxito que hoy preside el J. Craig Venter Institute.

Cada una de sus investigaciones tiene el sello de una empresa creada ex profeso. Fundó Celera Genomics para echarle un pulso al gobierno de Estados Unidos en la secuenciación del genoma humano. Pero sus propios socios lo echaron cuando Venter se empecinó en comercializar los datos. Se ha aliado con petroleras como Exxon Mobil y farmacéuticas como AstraZeneca. Cofundó Synthetic Genomics para producir gasolina a partir de bacterias modificadas. A los ecologistas que lo cuestionan les reta a alimentar y calentar a los 9000 millones de habitantes del planeta en 2050. Así es la nueva vida ‘made in Venter’.

¿Quiere cambiar sus genes?

Venter no es, ni mucho menos, el único que está trabajando en las modificaciones del genoma. Científicos de diferentes países y laboratorios han desarrollado y perfeccionado un método, el CRISPR, que permite ‘editar’ ADN de manera fácil y eficaz. Esta técnica está transformando la ciencia y va camino de cambiar la sociedad.

Todo empezó dentro de un vasito de yogur. En 2007, un grupo de científicos investigaba por qué una bacteria que da su sabor ácido al lácteo era infectada por varios virus. Cuando secuenciaron el genoma de la bacteria, se encontraron con unos extraños fragmentos de ADN con aspecto de parches. Fueron bautizados como CRISPR, iniciales en inglés de «Repeticiones Palindrómicas Cortas Agrupadas y Regularmente Intercaladas». Y costó unos años saber para qué servían.

Aquellos remiendos resultaron ser los despojos de la guerra microscópica entre la bacteria y los virus invasores. En esencia, los virus insertaban sus genes en el ADN de la bacteria para fabricar nuevos virus. Pero esta era capaz de ‘editar’ su propio genoma para eliminarlos de un ‘tijeretazo’.

El mecanismo es el siguiente… El contraespionaje de la bacteria identifica al gen invasor, dibuja un retrato robot y lo reparte entre la policía genética, que lo busca en el ADN. Los policías son unas proteínas llamadas Cas9 y su arma reglamentaria son unas tijeras. Y el retrato robot les sirve también como patrón de costura. Las proteínas buscan ese patrón y, cuando lo encuentran, lo recortan por la línea de puntos como si fueran modistas. El genoma queda así libre de intrusos, aunque parcheado.

La revolución de CRISPR comenzó en 2012, cuando la investigadora estadounidense Jennifer Doudna y la francesa Emmanuelle Charpentier se dieron cuenta de que la misma técnica puede emplearse para editar el ADN humano. Ambas tuvieron la idea de diseñar guías o patrones genéticos en el laboratorio parecidos a los de las bacterias, y de equiparlos con la proteína Cas9 para recortar el ADN en el lugar adecuado.

Modificar el genoma nunca fue tan rápido y barato. Antes, las pruebas costaban unos 5000 euros, y solo servían para unas pocas zonas. Hoy cuestan 60 euros y valen para casi todo. Ya hay cientos o miles de laboratorios que aplican la técnica en todo el mundo. Y cada vez hay más herramientas. Se está desarrollando el prototipo de una especie de impresora genética que, en vez de tinta, inyecta las proteínas modificadas. Cambiaremos de ADN como quien cambia de cartucho.

Las aplicaciones pueden ser maravillosas: desactivar las células cancerosas, criar cerdos con mutaciones que hagan aptos sus órganos para trasplantes, producir ‘supermosquitos’ libres del zika para invadir los territorios del mosquito portador… Nuestros fármacos, nuestros alimentos y nuestros combustibles serán editados genéticamente. ¿Y qué pasa con los embriones humanos? ¿Se podrán eliminar enfermedades hereditarias? No estaría mal… ¿Pero qué pasará si también queremos fabricar niños ‘a la carta’? El asunto se torna vidrioso. Al fin y al cabo, el genoma no es más que un libro de intrucciones y está escrito con la típica prosa descuidada y llena de erratas de estos manuales. ¿Por qué no refinarlo? ¿Por qué no convertir nuestro ADN en pura poesía rimada?

La técnica, además, tiene una gran precisión, pero de momento no es infalible y puede ‘remendar’ regiones equivocadas. Así que muchos científicos son contrarios a la edición genética de óvulos, espermatozoides y embriones humanos por el momento. Y el comité de bioética de la Unesco ha pedido una moratoria. Pero es más bien un brindis al sol. ¿Quién se va a refrenar a estas alturas, cuando el ‘invento’ está ya en Internet? Otro peligro es que los cambios en el genoma se pueden transmitir de generación en generación, y sin darnos cuenta podemos modificar un gen que afecte a nuestra supervivencia o a nuestra capacidad de reproducción. ¿Y qué pasa si un grupo terrorista decide ‘tunear’ un virus para crear una infección global? Por eso, James Clapper, director de la Inteligencia Nacional de EE.UU., ha clasificado a CRISPR como un arma de destrucción masiva. En cualquier caso, su potencial para el bien y para el mal es incalculable.

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Una química en acción

Jennifer Doudna es una de las pioneras en la aplicación del CRISPR. «Lo que hace a este método maravilloso y al mismo tiempo da miedo es su sencillez. Pero no podemos devolver al genio a la botella…». Doudna recibió el premio L’Oréal-Unesco Por las Mujeres en la Ciencia.