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domingo, 29 de julio de 2012

¿Qué importancia tiene una bacteria virtual?


Una bacteria es la célula más pequeña que hay. Entre las bacterias, Mycoplasma genitalium se encuentra entre las bacterias más pequeñas conocidas por la ciencia. Tiene sólo 525 genes. Si tenemos una bacteria "in silico" es decir, todo su comportamiento compilado en un programa de ordenador, podemos predecir cual va a ser su comportamiento en caso de que alguno de esos 525 genes sea defectuoso, o como se comportará la célula en presencia de un metabolito determinado. El artículo publicado por Karr et al. este mes en la revista "Cell" es un primer intento de construcción de una célula virtual. ¿Cuánto tiempo pasará hasta que podamos tener un modelo de célula virtual humana en la que podamos simular el efecto de un fármaco o su susceptibilidad al desarrollo de cánceres?. Recordemos que hace diez años secuenciar el genoma humano costó 2000 millones de dólares. Hoy en día secuenciar el genoma de cada uno de nosotros cuesta 700 euros. ¿Qué podemos saber si tenemos nuestra secuencia genómica? muchas cosas, nuestra susceptibilidad a distintos fármacos, probabilidad de desarrollar determinados cánceres... pero imaginemos que integramos toda esa información en un modelo virtual. El modelo virtual nos permite simular el comportamiento, nos permite preguntarle a la célula cómo se va a comportar en caso de recibir un medicamento, o en caso de mutación de uno de nuestros genes cómo se va a comportar toda la biología celular. Estamos pues a las puertas de una gran revolución en medicina y todo va a empezar, como no, con nuestras amigas las bacterias.

Mycoplasma genitalium y el nacimiento de la biología virtual


Mycoplasma genitalium es una de las bacterias con el cromosoma más pequeño. Tiene sólo 525 genes. Por ese motivo fue elegida por el científico y empresario Craig Venter para generar su genoma de novo. ¿Qué significa generar el genoma de novo?. El instituto de Craig "fabricó" en el laboratorio el cromosoma completo del Micoplasma y lo introdujo en una célula de Micoplasma a la que se le había retirado previamente todo su cromosoma. La célula resultante siguió dividiéndose como si tal cosa, eso si, con un cromosoma generado en laboratorio. Los autores de este trabajo introdujeron un fragmento de ADN que cuando se traduce a el código protéico resulta que si leemos ese código en el que cada aminoácido está representado por una letra lo que leemos son los nombres de los autores de este trabajo. Esta técnica nos permite "limpiar" un genoma de elementos no necesario (virus, por ejemplo) o eliminar genes redundantes lo que permite a los investigadores obtener un cromosoma con los mínimos genes necesarios para que la bacteria viva. Craig Venter se acercó con este trabajo un poquito más al Dr. Frankestein. Ahora, con el último trabajo publicado en la revista "Cell", la revista más prestigiosa en biología (Karr, et al. 2012, Cell), Craig Venter da un paso adelante al construir un modelo "in silico", es decir, de ordenador, de Mycoplasma genitalium. Ha sido un paso osado y que demuestra que en ciencia hay que saber abordar los problemas con los medios y recursos necesarios para tener éxito en la empresa que te propongas. Podríamos hacer un paralelismo con Cristobal Colón y su empeño para buscar financiación en las cortes de Portugal y Castilla. Colón sabía que era una empresa que excedía la capacidad de un solo hombre. Necesitaba barcos y esa empresa sólo se podía llevar a cabo con financiación real. Ahora sabemos que hay indicios de que otros marineros habían llegado a las costas americanas. Colón se lleva la gloria por haber sabido en todo momento qué significaba el viaje que iba a emprender. Algo similar le pasa a Craig Venter. Es capáz de contestar exitosamente las preguntas que se hace por que siempre encuentra los medios y las personas capaces de resolverlas.

domingo, 17 de abril de 2011

Soporte genético, el futuro de la información


Publicado hoy por Javier Yañez en Público

Puede que el biólogo y magnate de la genética J. Craig Venter haya conseguido emular a Dios o hackear la naturaleza, como tantas veces se ha cacareado desde que el estadounidense lograra, hace casi un año, reiniciar una célula vacía con un genoma sintético. Pero otra cosa muy distinta, que ni alguien tan poderoso como Venter podría soñar, es burlar los derechos de autor. Su atrevimiento fue citar a James Joyce en el ADN de su bacteria frankenstein. Y la respuesta del heredero del escritor, reclamar por uso ilícito.

El ADN consta de un código de cuatro letras que la maquinaria celular lee de tres en tres. Cada una de las 64 combinaciones posibles codifica, con redundancias, uno de los 20 aminoácidos de las proteínas. Dado que los aminoácidos se abrevian con una letra, con esos 20 caracteres y reemplazando los restantes se puede convertir cualquier texto a una cadena de A, T, C y G.

Craig Venter insertó frases de Joyce y Feynman en el ADN de su bacteria

Con estas reglas, y a la hora de diseñar el cromosoma artificial para su bacteria, Venter insertó marcas de agua, unas secuencias chivato para distinguir su ADN del original. En estas etiquetas genéticas incluyó tres citas de personajes célebres que ilustran el espíritu del proyecto. Una de ellas pertenece al físico Richard Feynman: "Lo que no puedo construir, no lo puedo entender". Otra se extrajo de Retrato del artista adolescente, la novela de inspiración autobiográfica de James Joyce: "Vivir, errar, caer, triunfar, recrear la vida a partir de la vida".
Erratas y protestas

El proyecto triunfó y la bacteria de Venter vive. Pero el científico ha reconocido en una conferencia en Austin (EEUU) que su elección de citas no fue muy afortunada, según relató el periodista David Ewalt en su blog de Forbes. La primera sorpresa llegó por carta con remite de Caltech, el instituto tecnológico californiano donde Feynman acuñó su frase. La misiva contenía la prueba de que la cita era errónea: una foto de la pizarra en la que el Nobel había escrito, blanco sobre negro, "lo que no puedo crear, no lo entiendo". Venter confesó que había tomado la cita de internet.

Científicos chinos creen que se podrán almacenar incluso vídeos en una célula

El segundo disgusto lo provocó Stephen Joyce, nieto del autor de Ulises, al transmitir a Venter su "decepción" por el uso no autorizado de la cita. Por fortuna, según comunicó el Instituto J. Craig Venter, parece que el berrinche no llegará a los tribunales. En cuanto al error de Feynman, "se corregirá en la célula sintética", aseguró la entidad.

Pero más allá de la anécdota, ¿es el ADN un soporte viable para almacenar información? El biólogo y divulgador Carl Zimmer alerta de que, con el tiempo, las mutaciones irán alterando el mensaje hasta dejarlo "irreconocible". "La evolución es el gran enemigo", advierte en su blog. Además, se necesitaría un sistema más complejo de encriptación que comprendiera no sólo el alfabeto entero, sino cualquier información digital.

Un equipo de investigadores ha afrontado estos retos. En la última edición del concurso de biología sintética iGEM del Instituto Tecnológico de Massachusetts, científicos de la Universidad China de Hong Kong presentaron un sistema que traduce cualquier texto, previa conversión en caracteres ASCII, a un formato cuaternario que se transforma en una secuencia de ADN y finalmente se comprime. La cantidad de material genético que una bacteria puede albergar es limitada, pero si el texto es largo basta con aumentar el número de bacterias. Por ejemplo, la Constitución Española se codificaría en 139.262 bases (las letras del ADN) repartidas en 175 bacterias, un número insignificante. Los autores apuntan que un gramo de células guardaría la misma información que 450 discos duros de 2.000 gigabytes.

¿Suena a ciencia ficción? El trabajo demuestra que "los principios fundamentales son factibles", dijo a AFP el director del trabajo, Chan Ting Fung. Aldrin Yim, uno de los creadores del sistema, predice que "será posible guardar grandes cantidades de datos a largo plazo en una caja de bacterias en la nevera". Y no se refiere sólo a textos, sino a cualquier archivo digital binario. Los científicos atisban un futuro en el que las bacterias conservarán imágenes, música o vídeos, que podrán reproducirse con un equipo que extraiga el ADN, lo secuencie y lo descodifique. "Y las bacterias no se pueden hackear", afirman. Pero eso sí: los derechos de autor se seguirán aplicando.

viernes, 28 de mayo de 2010

Biología sintética: la caja de Pandora de una investigación aplicada venalmente motivada

Hervé Le Crosnier
blog de Le Monde Diplomatique




La revista Science ha publicado en su edición del 20 de mayo de 2010 un artículo firmado por un equipo de investigación dirigido por Craig Venter, atribuyéndose la creación de la primera célula dorada de un ADN totalmente realizado por ordenador. [1] Para Venter, eso representa "una etapa importante, científica y filosóficamente". Si dejamos de lado la manera ditirámbica en que ha sido divulgada la noticia por la prensa, lo cierto es que esta publicación científica, así como las investigaciones conducentes a ese resultado, plantean numerosas cuestiones que merecen toda la atención de los ciudadanos, de quienes toman decisiones políticas y de las asociaciones de la sociedad civil, y tiene que llevar reflexión a las comunidades científicas. Las asociaciones de la sociedad civil, y señaladamente ETC Group, exigen una moratoria para las técnicas empleadas en la llamada "biología sintética") y llaman a una reflexión de alcance mundial sobre la genética extrema.

"La creación de la primera célula viva dotada de un genoma sintético, desvelada el pasado jueves, significa un avance en la comprensión de los mecanismos de la vida y abre la vía a la fabricación de organismos artificiales capaces, por ejemplo, de producir carburantes limpios". Con esta introducción, como poco espectacular, arranca el comunicado de prensa con que se anunció en Francia esta publicación. Esa manera de transformar los experimentos de laboratorio en recetas milagrosas para los males de la economía y los sufrimientos del planeta se convertido de la forma principal de comunicación pública de los resultados científicos. En detrimento, a la vez, del análisis de los trabajos de investigación y de la capacidad de los ciudadanos y de sus representantes para evaluar los trabajos y sacar las oportunas consecuencias políticas.

En realidad, el experimento es harto más modesto. Pero harto más inquietante, también. Se ha tratado de sintetizar un cromosoma, cuyo código había sido escrito por un computador, de construirlo sirviéndose de levaduras, para introducirlo luego en una célula y recuperarlo tal cual tras la división de esa célula. Para verificar que eso ocurría, el equipo de Craig Venter introdujo unas "filigranas" en el código del cromosoma.

La síntesis de ADN la logró por vez primera a comienzos de los años 70 del siglo pasado Har Gobin Khorana, y comportaba 207 pares de bases. En 2002, Eckard Wimmer anunció la recreación de un virus de la polio. Luego se ha recreado el ADN del vrus de la gripe española de 1918, y se han mejorado las técnicas empleadas. Desde entonces, se pueden encargar hebras de ADN, recibiendo su secuencia a vuelta de correo electrónico. Hay más de 40 empresas de síntesis genómica, dos de ellas en Francia. Lo que aporta la experiencia el experimento del Instituto de Craig Venter son mejoras en las técnicas de construcción del cromosoma y en la capacidad para recuperarlo tal cual tras la división celular, indicio de que tomado el control de la célula. Para David Baltimore, eminente genetista del Caltech citado por el New York Times, no puede hablarse de creación de vida, sino de sólo de una recopia. Se trataría de un trabajo técnico de reconocida calidad, pero que le parece distar mucho los superlativos autoatribuidos por el equipo de Craig Venter para "vender" su experimento.

Pues de vender se trata para estos investigadores en biología sintética. Venter solicitó en mayo de 2007 una patente en los EEUU (con número de solicitud 20070122826) y una patente internacional (PTO WO2007047148). Busca así convertirse en propietario de las técnicas de construcción de un conjunto de ADN "mínimo), susceptible de ser replicado a imagen y semejanza de la materia viva. También reivindica la propiedad de los procesos de producción de hidrógeno y de etanol que pudieran derivarse de técnicas similares. Estamos lejos de la investigación que persigue "comprender la naturaleza" y explicar los fenómenos biológicos: lo que se observa, antes bien, es una carrera en busca de aplicaciones capaces de atraer el frenesí de los inversores en capital-riesgo.

En lo inmediato, se trata de controlar los cimientos económicos o financieros de la burbuja especulativa del mercado de carbono. En esta competición desembridada, el equipo de Craig Venter está asociado a Synthetic Genomics Inc., una empresa asimismo dirigida por Craig Venter y apoyada por el gobierno de los EEUU, cuyo Secretario de Estado de Energía, el Premio Nobel Steven Chu, es un ferviente partidario de la biología sintética. Una empresa vinculada con las petroleras Exxon Mobil y BP, cuya capacidad para aplicar tecnologías sin riesgos podemos admirar ahora mismo en el Golfo de México.

Una ambición prometeica

La producción de hidrocarburos a través de bacterias pilotadas por un ADN artificial no es, desde luego, inminente. Pero el principio mismo de esos estudios, organizados con fines financieros y utilizados como maniobra mediática de diversión frente a los problemas actuales del planeta y de la sociedad, sí puede ponerse en causa.

Pues lo que es de temer no es para echado a humo de pajas: desarrollo de armas biológicas; consecuencias para los empleados de los laboratorios en contacto con virus extremadamente patógenos; y riesgos de una fuga accidental al medio ambiente de organismos sintéticos. [2]

La previsible carrera industrial, pero también las guerras de egos entre los investigadores implicados, aconsejan una reflexión democrática global sobre la oportunidad y las condiciones de este tipo de investigación. No es posible abandonar la decisión exclusivamente a los investigadores de del dominio en cuestión. Ni permitirles vender, sobrevender y agitar a golpe de sensación mediática unas promesas, cuya credibilidad es más que dudosa.

En esa reflexión conviene no olvidar jamás que las voluntades prometeicas de una parte de la comunidad científica, y señaladamente de los mavericks [chiflados] de la genómica que están en el origen de las noticias hoy publicadas. A los peridistas que le preguntaron si no tenía la sensación de estar jugando a Dios, Hamilton O. Smith, Premio Nóbel, accionista de Sinthetic Genomic Inc., y uno de los firmantes del artículo publicado en Science, respondió con su chiste preferido: "No estamos jugando". El código genético utilizado por el experimento publicado hoy incorpora –lo que, huelga decirlo, se nos pide dejar en segundo plano— a modo de "filigrana" unas marcas que permitan identificar el cromosoma, y entre otras, esta cita del filósofo Feliz Adler sacada de American Prometheus, su biografía del inventor de la bomba atómica, Oppenheimer: "No miréis las cosas como son, sino como podrían ser".

Pues, en el fondo, lo que hoy se extiende el mundo de la investigación aplicada es una voluntad de "reparar la máquina-Tierra", desde su estructura global (con la "geoingeniería"), hasta la nanomateria, pasando, evidentemente, por la "dominación" de la materia viva. [3] La naturaleza no es ya el modelo único y singular que la ciencia debe interpretar, sino un simple objeto que los ingenieros deben mejorar…, y si es posible, en nombre de la "libertad del investigador", es decir, sin que los ciudadanos puedan decir ni pío sobre las decisiones que orientan la investigación aplicada, ni sobre la evaluación de las consecuencias sobre el medio ambiente natural y sobre los fundamentos de la vida social. Ni siquiera sobre las consecuencias filosóficas de esta búsqueda extrema de poder sobre la materia viva.

Demasiado a menudo, los investigadores de esas disciplinas duales (cargadas de riesgos enormes en nombre de los pretendidos beneficios acarreados por sus promesas) desean dirimir "entre ellos", y con las empresas especializadas de su sector, las cuestiones éticas y de seguridad. Al hilo directo de la famosa Conferencia de Asilomar de 1975 sobre las tecnologías, se desarrollaron en mayo de 2006 la conferencia "Synthetic Biology 2.0" en Berkeley y, más recientemente, en abril de 20010, una conferencia Asilomar 2 sobre geoingeniería. En todos los caos, se invitó a filósofos a hablar de ·reglas éticas, para dar ficticiamente a entender el carácter "responsable" de los actores y su capacidad para … definir mejor que nadie, y a espaldas de la opinión pública –entre "socios" en idénticas relaciones de dinero y de poder—, las reglas de autorregulación que se quieren autoimponer.

De aquí que numerosas asociaciones de la sociedad civil, secundando a la muy influyente asociación ETC Group, o, en Francia, a la Fondation Sciences Citoyennes, dessen organizar un conjunto de debates de alcance mundial para evitar que se abra la caja de Pandora. El Fórum Mundial Ciencias & Democracia, cuya segunda edición se desarrollará en Dakar en febrero de 2011, debería abordar estas cuestiones esenciales. Pues las tecnologías en cuestión constituyen una espada de Damocles excesivamente afilada. Ya en octubre de 2004, un editorial de la revista científica Nature observaba: "Si los biólogos están a pique de sintetizar nuevas formas de vida, el alcance de los desastres que podrían provocarse o voluntariamente o por negligencia es potencialmente inmenso".

Para seguir pensando:

· ETC Group, « Synthia is Alive ... and Breeding : Panacea or Pandora's Box ? ».

· Nicholas Wade, « Researchers Say They Created a 'Synthetic Cell' », The New York Times, 20 mayo 2010.

· « Synthetic Genomic. Options for governance », J. Craig Venter Institute.

· ETC Group, « Extreme Genetic Engineering : An Introduction to Synthetic Biology », 16 enero 2007.

· Sciences & Démocratie, un doculibro (DVD + libro) sobre el Fórum Mundial Ciencias & Democracia.

NOTAS: [1] « Creation of a Bacterial Cell Controlled by a Chemically Synthesized Genome », Science, 20 mayo 2010. [2] Véase : Mateo Cueva, « Bits, atomes, neurones et gènes font BANG », Le Monde diplomatique, octubre 2009. [3] Véase: Mona Chollet, « Le ciel nous préserve des optimistes », y Philippe Rivière, « Nous serons tous immortels... en 2100 », Le Monde diplomatique, respectivamente, septiembre y diciembre 2009.

Hervé Le Crosnier es profesor de informática en la Universidad de Caen.