El proyecto fue liderado por Katarzyna Adamala, junto a Nathaniel J. Gaut, Christopher Deich, Brock Cash, Tanner Hoog y Aaron E. Engelhart. Los hallazgos se compartieron en un manuscrito científico que espera ser revisado por pares antes de su publicación en una revista especializada.
El proceso hacia la publicación no estuvo exento de dificultades. Adamala destacó que el trabajo fue inicialmente enviado a una de las revistas más reconocidas en biología molecular, pero fue rechazado. Según indicó, los evaluadores consideraron que el avance no cumplía con los criterios de la biología estricta. En respuesta, el equipo optó por dar a conocer el manuscrito públicamente. Recientemente, han surgido reportes sobre este desarrollo en diversos medios de comunicación.
Este avance se centra en una interrogante que ha preocupado a los científicos por más de un siglo: ¿cuáles son los elementos mínimos que un sistema químico necesita para exhibir características propias de la vida? Comprender estos límites puede ser clave para investigar el origen de los primeros organismos y también para desarrollar nuevas herramientas en biotecnología.
La célula sintética, denominada SpudCell, fue creada a partir de componentes químicos no vivos. Según los investigadores, se trata del primer sistema construido desde cero que agrupa en una única entidad procesos como alimentación, crecimiento, replicación genética, división celular, competencia por recursos y selección. «Presentamos una célula mínima sintética con un genoma completamente definido de 90 kilobases, capaz de atravesar múltiples generaciones de ciclo celular, selección y reproducción», afirmaron los autores en el estudio.
El genoma de SpudCell comprende aproximadamente 90.000 pares de bases distribuidos en siete moléculas de ADN, un número significativamente menor comparado con los cerca de 3.000 millones de pares de bases que posee el genoma humano.
A diferencia de las células naturales, que contienen millones o incluso miles de millones de moléculas, SpudCell fue concebida como una versión simplificada. Adamala explicó que contiene entre 150 y 200 tipos de moléculas y fue ensamblada gradualmente a partir de componentes químicos específicos, lo cual permite a los investigadores conocer cada parte y modificar el sistema de manera controlada.
Un aspecto notable del estudio es que las células sintéticas demostraron un comportamiento análogo al de la selección natural. Se introdujo una modificación genética que incrementaba la producción de una proteína vinculada con la alimentación celular. Las variantes que poseían esta modificación crecieron más rápidamente y tuvieron más descendientes en comparación con las demás.
En las conclusiones del trabajo, los autores señalaron que «la mutación beneficiosa produce más descendientes», evidenciando la vinculación entre crecimiento, reproducción y ventajas genéticas dentro de la población de células sintéticas.
Sin embargo, los investigadores son cautelosos al describir el impacto de su hallazgo. Aunque SpudCell exhibe muchas características que se asocian comúnmente a los organismos vivos, no afirman haber creado vida. Adamala comentó que «la vida no es algo binario. Por eso dudo en llamarla viva. No existe una línea clara, por mucho que nos gustaría que existiera».
La investigación también reconoce limitaciones significativas. La célula aún no es capaz de producir sus propios ribosomas, que son los responsables de sintetizar proteínas en células naturales. Por lo tanto, necesita componentes clave del exterior y, generalmente, cada linaje se extingue tras cinco a diez generaciones.
El método de división también es distinto al utilizado por las células en la naturaleza. Mientras que las bacterias y otros organismos emplean estructuras internas que funcionan como un citoesqueleto para facilitar este proceso, SpudCell carece de tal sistema y utiliza proteínas que se acumulan en la membrana hasta provocar una deformación que resulta en la creación de dos células hijas.
Cada nueva generación requiere además de una alimentación adicional por parte de los investigadores. Adamala explicó que el proceso total demanda alrededor de 12 horas a una temperatura cercana a los 30 grados, una velocidad notablemente inferior a la de bacterias como Escherichia coli, que pueden dividirse aproximadamente cada 30 minutos.
«SpudCell realiza las conductas generalmente asociadas a lo vivo: se alimenta, crece, replica su genoma, se divide y sufre procesos de selección; sin embargo, es mucho más simple que cualquier célula natural», afirmaron los investigadores en un comunicado.
Expertos externos han valorado la importancia de este desarrollo. John Glass, un reconocido investigador del J. Craig Venter Institute y referente en biología sintética, destacó que «el equipo de Kate Adamala diseñó y construyó una célula sintética no viva que está mucho más cerca de estar ‘viva’ que cualquier otra producida hasta ahora por la biología sintética de construcción desde cero».
Independientemente del debate sobre si puede considerarse una forma de vida, los científicos coinciden en que este sistema ofrece una herramienta experimental sin precedentes para investigar procesos biológicos básicos. Conociendo todos sus componentes, se facilita la identificación de qué funciones son esenciales y cuáles emergieron posteriormente en la evolución de los organismos vivos.
La investigación también se nutre de décadas de estudios sobre células mínimas. En 2010, se lograron desarrollar organismos con genomas sintéticos capaces de dividirse, aunque partiendo de células naturales preexistentes. En contraste, SpudCell fue elaborada totalmente a partir de componentes químicos no vivos.
Para los autores, el objetivo final no es únicamente responder interrogantes filosóficas sobre la distinción entre vida y materia inerte, sino también esperar que este tipo de sistemas puedan ser utilizados en el futuro como plataformas de ingeniería biológica para desarrollar medicamentos, producir sustancias de interés industrial o crear nuevas aplicaciones medioambientales. «Este trabajo presenta el primer ejemplo de un ciclo celular, selección, competencia y reproducción en células sintéticas mínimas creadas a partir de componentes no vivos», concluye el manuscrito de 190 páginas, cerrando con la afirmación: «Esto nos acerca a definir cuál podría ser la composición química mínima de la vida».
