La biología de sintética es la nueva ingeniería genética (1/2)

En la universidad los biólogos de manera intuitiva se sienten menos que otros universitarios como los médicos, abogados, ingenieros... La diferencia es que todos ellos tienen firma: pueden firmar proyectos, firmar sentencias, tomar decisiones... eso se paga. A los biólogos, pobres, nadie les pide la firma. Inconscientemente todos buscamos tener firma, tener esa capacidad que nos garantice nuestra pertenencia a la clase media. Quizás por eso y porque biología es nombre demasiado genérico, el estudio de la vida, desde los años 70 los biólogos tratan distinguirse como biólogos marinos, ambientalistas, biólogos moleculares. Hubo un tiempo que biólogo molecular era guay, hoy es un concepto que designa a los machacas, a esos individuos que empalman el fin de la carrera con una carrera de becario que enlaza una beca tras otra. Luego vino la "ingeniería genética". ¡Qué bien, los biólogos podíamos ser ingenieros! pero seguimos sin firma. No éramos auténticos ingenieros por tanto y el término vino en desuso. Ahora es la biología sintética, la biología de sistemas (como informático de sistemas pero en biología, pero de eso hablaremos otra entrada) etc.

Biología sintética
Primero veamos la definición de la wiki: La Biología sintética se define como la síntesis de biomoléculas o ingeniería de sistemas biológicos con funciones nuevas que no se encuentran en la naturaleza. Se trata de una disciplina que, a diferencia de otras, no se basa en el estudio de la biología de los seres vivos, sino que posee como objetivo el diseño de sistemas biológicos que no existen en la naturaleza. La Biología Sintética busca la creación de nuevos organismos programables, es decir, la creación de microorganismos a la carta que se comporten como pequeños ordenadores.
La primera vez que escuché este concepto fue en 2003 en el "Center for Complex Systems" de la Universidad de Michigan. El confenciante era Tom Knight del MIT y habló de los biobricks. Es quizás la historia de los biobricks la que mejor resume lo que subyace en el concepto de biología sintética: poder construir máquinas con componentes biológicos. Lo mismo que la electrónica apareció de manera espontanea cuando se estandarizaron ciertos componentes eléctricos como resistencias, diodos, transistores, lámparas... que permitieron hacer circuitos combinando los distintos elementos. Entonces surgió la electrónica y toda la inmensa panoplia de instrumentos y aparatos fruto de ella. El aspecto clave para poder combinar los distintos elementos eléctricos se basa en que cada elemento tenga los mismos inputs y outputs. En el caso de la electrónica es la corriente continua. Aquí tenemos un circuíto. Cada elemento se "clava" en los agujeritos de la tabla la tabla está conectada a una fuente de corriente continua. Cada elemento tiene una entrada y una salida de corriente: un input y un output común para todos ellos. Esto permite la creación de innumerables combinaciones.

Circuito diseñado con el programa Fritzing. El rectángulo gris es una "Bread board" una tabla de pan en argót, que no es otra cosa que una tabla donde pinchar los componentes electrónicos. La tabla permite hacer circuitos fácilmente al estar conectada a una fuente de electricidad.

La idea es muy atractiva. Además Tom Knight, quizás consciente de que estaba hablando un lenguaje muy propio de los hackers, convocó un concurso. Ellos proporcionaban a los participantes de las herramientas biológicas que consistían en los sistemas más habituales de expresión genética: sistema de expresión de la beta-lactamasa, operón tet o las famosas bacterias que fluorecen cuando se excitan con luz. Básicamente estos sistemas biológicos lo que hacen es que cuando se meten en una bacteria unos genes determinados la bacteria obedece a un input, por ejemplo en el caso de la beta-lactamasa la molécula IPTG, en el operón tet, pues tetraciclina, o en el caso de las bacterias fluorescentes pues luz. El output será una coloración azul, la activación de un operón que esté debajo de ese promotor y la bacteria fluorescente brillará con luz propia. Recuerdo que Tom Knight nos contó que los ganadores de este concurso fueron los estudiantes de un instituto de secundaria de Texas que hicieron un sistema de fotografía basado en bacterias.

Este cuatro resume algunos de los componentes utilizados en los "circuitos" de biobricks

El concepto de biobrick se basa en módulos. Módulos que tienen una jerarquía en donde la parte está incluída en el aparato y éste en el sistema. Este tipo de construcción modular es empleada en informática y electrónica extensivamente.

Fotografía basada en bacterias
Posteriormente a este concursos otros grupos han estado desarrollando esta técnica de fotografía con bacterias. El concepto es muy sencillo. Hay bacterias que emiten luz cuando se las excita con luz, pues bien, lo único que hay que hacer es sembrar una bandeja cuadrada con medio sólido de cultivo bacteriano con bacterias. Se pone esta bandeja debajo de una ampliadora de fotografía. Se proyecta un negativo sobre la bandeja y la bandeja positiva la imagen. Posteriormente hay grupos en los que en vez de utilizar bacterias fluorescentes utilizan bacterias que excitadas por la luz producen un pigmento oscuro.

Escherichia coli fluoresciendo. Las bacterias sirven para positivar imágenes fotográficas

Escherichia coli produciendo pigmento y revelando la fotografía de la izquierda