Científicos de EE.UU. crean célula sintética capaz de alimentarse, replicarse y evolucionar

El equipo liderado por Kate Adamala y Aaron Engelhart, profesores asociados de la Universidad de Minnesota, presentó su trabajo mediante un documento de 190 páginas publicado en la web del equipo, según reportó El País. La decisión de publicar fuera de los canales académicos tradicionales se produjo después de que la revista Cell rechazara el estudio argumentando que "esto no era biología", según declaró Adamala a la sección de noticias de Science.

Tras el rechazo, Adamala contactó directamente con varios periodistas estadounidenses para difundir el avance, según El País. Medios como The New York Times, CNN y la publicación especializada Quanta Magazine publicaron la noticia este miércoles.

**Estructura y funcionamiento de SpudCell**

SpudCell consiste en una esfera microscópica de grasa que forma el esqueleto celular, con un interior que contiene aproximadamente 90.000 pares de bases de ADN que componen un genoma reducido a su mínima expresión, unas 50 veces más pequeño que el de microbios naturales, según El País. Este material incluye la maquinaria molecular necesaria para leer y copiar ese ADN, permitiendo que las células artificiales puedan replicarse.

La célula sintética está construida a partir de liposomas, pequeñas esferas llenas de agua rodeadas por membranas grasas, junto con ADN sintético que proporciona las instrucciones necesarias para funciones celulares básicas, según Interesting Engineering. Las instrucciones genéticas están divididas en siete plásmidos de ADN en lugar de un único cromosoma, lo que permite programar diferentes funciones celulares de forma independiente.

El sistema incluye 36 enzimas que trabajan conjuntamente con las 90.000 letras de ADN y una membrana lipídica que envuelve el conjunto en una pequeña burbuja de grasas, según El País.

**Capacidades demostradas**

Según el documento publicado por el equipo de Adamala, estas células creadas desde cero son capaces de alimentarse cuando los científicos les proporcionan alimento en forma de pequeñas vesículas rellenas con compuestos bioquímicos. Las células sintéticas adquieren recursos fusionándose con diminutos liposomas alimentadores que contienen moléculas, enzimas y ribosomas necesarios para fabricar proteínas, según Interesting Engineering.

También pueden poner en marcha su sencilla maquinaria genética y copiar su ADN para replicarse y producir otras células hijas, según El País. A medida que crecen, replican su genoma antes de dividirse en nuevas células.

Sin embargo, el sistema funciona solo si los científicos intervienen aplicando fuerza para producir la división celular, según El País. A diferencia de las células naturales, que dependen de un citoesqueleto interno para dividirse, SpudCell utiliza proteínas que se acumulan en la membrana hasta que el estrés mecánico causa la separación de la membrana, según Interesting Engineering.

**Limitaciones y desafíos técnicos**

El proceso es muy imperfecto, según El País. Para lograr múltiples rondas de división, los investigadores tuvieron que pasar las células a presión a través de una membrana con agujeros diminutos. Este procedimiento genera problemas adicionales: debido a que los genomas replicados no se separan limpiamente durante la división, solo el 30% de las células resultantes conserva el genoma completo tras cinco ciclos de división, según El País.

Además, los elementos clave de la maquinaria molecular necesaria van deteriorándose y dejan de funcionar con el tiempo, según la misma fuente.

**Demostración de selección natural**

Los científicos aseguran que este nuevo sistema no solo se alimenta y reproduce, sino que también evoluciona, según El País. Los investigadores introdujeron una mutación en el genoma que hace que las células se alimenten con más avidez que otras y crezcan más rápido. En cinco generaciones, esa mutación se hizo mayoritaria.

Según Interesting Engineering, después de introducir un cambio genético que aumentó la producción de una proteína de fusión, las células modificadas crecieron más rápido y produjeron más descendencia. Tras cinco generaciones, las células de crecimiento más rápido superaron a la población original, con la ventaja volviéndose aún mayor cuando los nutrientes eran limitados.

Sin embargo, El País señala que esto parece evolución natural, pero realmente no lo es, porque la mutación fue introducida deliberadamente y la división celular fue asistida por los científicos.

**Contexto en biología sintética**

Uno de los principales objetivos de este campo de la biología sintética es crear formas de vida capaces de realizar funciones a la carta, como producir energía limpia a partir de residuos, según El País. Más allá, este tipo de experimentos intenta entender cómo pudo surgir la vida por primera vez y diseñar nuevos sistemas capaces de realizar las funciones fundamentales de las entidades vivas, sin ser exactamente seres vivos.

Hasta ahora, los mayores hitos en este campo se habían conseguido con una aproximación opuesta: partir de un microbio real, vivo, e ir reduciendo su genoma hasta su mínima expresión, según El País. Este esfuerzo, liderado por el recientemente fallecido Craig Venter, consiguió crear vida más sencilla que la vida natural.

La aproximación de Adamala es la contraria: empezar de cero e ir construyendo los componentes básicos de un sistema autorreplicante, según la misma fuente. A diferencia de proyectos sintéticos celulares anteriores que recrearon solo funciones biológicas individuales, SpudCell combina múltiples comportamientos similares a la vida en un único sistema diseñado, según Interesting Engineering.

Los investigadores señalan que el genoma de SpudCell tiene solo 90 kilopares de bases de longitud, más pequeño que el genoma mínimo que muchos biólogos creían que sería necesario para una célula viva, según Interesting Engineering.

**Aplicaciones potenciales**

Los investigadores afirman que la plataforma podría eventualmente utilizarse para fabricar medicinas, materiales avanzados, combustibles y otros productos que son difíciles o imposibles de producir usando métodos industriales convencionales, según Interesting Engineering.

El equipo cree que las versiones futuras podrían convertirse en plataformas programables para ingeniería biológica. En lugar de modificar bacterias o levaduras existentes, los científicos podrían diseñar células sintéticas desde cero para tareas industriales o médicas específicas, según la misma fuente.

**Declaraciones de los investigadores**

"Este es probablemente el proyecto más emocionante en el que he trabajado", dijo Kate Adamala, según Interesting Engineering. "Hemos replicado en química lo que solo solía ser posible en biología: el conjunto completo de comportamientos de una célula. Demuestra que las funciones más fundamentales de la vida, como el crecimiento y la replicación, no necesitan una chispa mágica misteriosa".

Adamala explicó que no quería ponerle su nombre a su creación, así que decidió llamarla Spudcell, célula patata, según El País.

"Este trabajo es solo el comienzo", dijo Adamala, según Interesting Engineering. "Estamos mostrando que es posible diseñar las funciones básicas de la célula. Para realizar completamente la promesa de esta tecnología, para hacerla robusta y práctica, necesitamos un esfuerzo internacional combinado".

**Iniciativa de colaboración**

Para apoyar ese esfuerzo, Adamala y sus colaboradores han lanzado Biotic, una organización de investigación de beneficio público destinada a desarrollar estándares compartidos e infraestructura para la ingeniería de células sintéticas, según Interesting Engineering.

**Trabajo futuro**

Los investigadores reconocen que queda trabajo significativo antes de que las células sintéticas se vuelvan prácticas, según Interesting Engineering. Las versiones futuras necesitarán un genoma más estable, maquinaria molecular adicional y métodos de ingeniería estandarizados antes de que puedan desplegarse fuera del laboratorio.

**Controversia metodológica**

El anuncio se ha realizado de forma completamente irregular, sin publicar un estudio revisado por expertos independientes, sino con un largo documento de 190 páginas que se ha subido a la web del equipo, según El País. Esta decisión rompe con la práctica estándar en la comunidad científica de someter los hallazgos importantes a revisión por pares antes de su difusión pública, lo que genera interrogantes sobre la validación independiente de los resultados presentados.