Desde hace miles de años las levaduras acompañan a la Humanidad como agentes de fermentación en la producción de bebidas alcohólicas e infaltables ingredientes a la hora de elaborar alimentos panificados. Pero en las últimas décadas, algunas especies de este género de hongos, conocido por los científicos como Saccharomices, se ha convertido en objeto del deseo en la investigación relacionada con una ascendente disciplina: la biología sintética. Este auge viene acompañado por un sueño prometedor e inquietante a la vez: la creación de vida artificial. El tema desvela a los científicos y a la industria en una carrera por la gloria y el dinero, que involucra aspectos éticos, morales y religiosos.

Las levaduras tienen pergaminos de sobra para que los científicos se ocupen de ellas, cuando de crear o modificar seres vivos en el laboratorio se trata. Estos hongos son como pequeñísimos laboratorios capaces de lograr procesos de fermentación asombrosamente eficientes. También son de fácil obtención, ya que se reproducen rápidamente, tanto que en condiciones favorables duplican su población en unos noventa minutos. Son unicelulares, pero su estructura celular tiene semejanzas con las de organismos más complejos, como los seres humanos, y a diferencia de las bacterias comúnmente utilizadas en las investigaciones de la biología molecular, son eucariotas, por lo que tienen su información genética guardada dentro de una estructura celular conocida como núcleo. Finalmente, y aunque sorprenda a nuestro humano orgullo, estos humildes microorganismos comparten con nuestra especie un tercio de su información genética –nada menos–, lo que los hace especialmente atrayentes para los investigadores.

Levaduras en red

El interés por conocer el genoma completo de la especie Saccharomices cereviseae –la popular levadura de cerveza– hizo que a comienzos de los ’90 se pusieran en marcha proyectos para su secuenciamiento. En medio de las polémicas sobre si aquel conocimiento podía o no ser patentado, la Unión Europea tomó cartas en el asunto patrocinando la asociación de más de cien laboratorios con el objetivo de conocer a fondo toda la información genética de la levadura, sosteniendo el compromiso de que esa información fuera de dominio público. La tarea concluyó en 1996 y con el paso del tiempo se fueron conociendo más detalles sobre las relaciones funcionales entre las secuencias de ADN y los productos proteicos de los genes de la levadura de cerveza. Como corresponde a los tiempos que corren, esa información se encuentra y actualiza permanentemente en un sitio web cuya dirección es http://www.yeastgenome.org.

El furor por la levadura y sus potencialidades no se detuvo. En 2011, investigadores de la Facultad de Medicina de la Universidad Johns Hopkins, de EE.UU., publicaron un trabajo en la revista Nature en el que anunciaban que habían sintetizado un fragmento artificial de un cromosoma de levadura y que era funcional al incorporarse al organismo vivo. Haber construido en el laboratorio ese fragmento de cromosoma sintético era el primer paso para fabricar en el futuro un cromosoma completo. Una modificación parecida es usada por un laboratorio privado para producir un medicamento para la malaria, la artemisina.

Desde comienzos de 2012, un consorcio de laboratorios privados y públicos comenzó a trabajar en la síntesis de un brazo de cromosoma de levadura multipropósito, totalmente funcional y configurable. Ese mismo año, el laboratorio Genscript inició un proyecto industrial para “generar un organismo modelo ideal y diseñar un sistema biológico sintético para la producción de fármacos, combustibles y otros materiales”. Lograr una levadura de diseño sería un importante avance científico y –claro está– un formidable negocio para el laboratorio.

Me puedo programar

En marzo de 2014, un trabajo realizado por un equipo del Langone Medical Center de la Universidad de Nueva York, dirigido por el biólogo molecular Jef Boeke, fue publicado en la revista Science y sacudió al mundo de la biología sintética. En el artículo se daba cuenta de la fabricación del primer cromosoma totalmente artificial y funcional de Saccharomices cereviseae.

El de Boeke no es el primer genoma fabricado en laboratorio –ya hubo casos de bacterias y virus con genes sintéticos–, pero sí es impactante por ser el más complejo logrado hasta hoy. Por caso, en 2010 el biotecnólogo Craig Venter y su equipo habían explicado, en un artículo publicado también en la revista Science, la fabricación en el laboratorio de una célula bacteriana controlada por genes sintetizados químicamente. Pero las células bacterianas no tienen núcleo y su material genético es muchísimo menos complejo que el de las eucariotas como las de las plantas y animales. Como ahora, en 2010 se habló precipitadamente en muchos medios de la creación de vida artificial.

Volviendo a Boeke y sus muchachos, en el marco de una iniciativa para fabricar artificialmente los 16 cromosomas que constituyen el genoma de Saccharomices cereviseae, ellos dedicaron sus esfuerzos al cromosoma 3, el más pequeño en cantidad de bases –unidades de ADN– construyendo pacientemente los bloques de su material genético y ensamblándolos. Luego sustituyeron el cromosoma original por el sintético y observaron que el fabricado por ellos resultó funcional. En buen criollo, eso significa que en las condiciones controladas de laboratorio la levadura modificada puede realizar decorosamente sus funciones biológicas y reproducirse.

El cromosoma de Boeke es un cromosoma ligeramente diferente del original. Para empezar, es más pequeño, ya que se eliminaron los sectores del ADN que no codifican ninguna proteína. Además, se incorporaron tramos que permiten programar el cromosoma para diferentes propósitos, generando una multitud de variantes, utilizables en futuros experimentos destinados a la fabricación de medicamentos, biocombustibles o productos químicos. Asimismo, se la podría configurar para que –tal como lo hacía el grabador de una mítica serie de televisión– se autodestruya cuando se encuentre fuera del laboratorio o pueda afectar la salud o el ambiente. Una de cal y otra de arena: aunque Boeke no lo diga, éste y otros hallazgos relacionados con la vida artificial pueden derivar, por ejemplo, en la creación de armas biológicas u otras lindezas por el estilo, por lo cual el debate acerca de su significado se acrecienta.

Estudiantes a estudiar

(y ensamblar)

La investigación tardó casi ocho años y no estuvo exenta de contratiempos. No bien llegado de su anterior puesto, en la Facultad de Medicina de la Universidad Johns Hopkins (el mismo en donde se realizó la investigación publicada por Nature en 2011), al Langone Medical Center, Boeke –con más entusiasmo que recursos– debió ingeniárselas para ampliar su equipo de trabajo e interesó a estudiantes avanzados de biología a partir de un curso realizado bajo la consigna “construye un genoma”. El reclutamiento de los estudiantes fue relatado por Boeke como un asunto de ribetes épicos, que le permitió sortear las demoras y los costos de contratar a un laboratorio privado para construir las piezas –bloques de ADN– que le permitieran armar el rompecabezas –el cromosoma completo–. Más de cincuenta estudiantes aceptaron el desafío y trabajaron duro para conseguir la fabricación en el laboratorio de un cromosoma completo de levadura.

La participación de los estudiantes no fue muy destacada por la prensa general, pero sí por la revista Science, desde el mismísimo título del artículo, y en su bajada. Allí se resalta que “aprendieron técnicas de biología molecular y la forma de abordar los problemas de una manera científica, y ensamblaron alrededor de 10.000 bases para construir el nuevo genoma”.

La participación de estudiantes en un hallazgo científico de proporciones es otra novedad que nos trae el complejo recorrido por los caminos de la vida artificial.