Científicos acaban de crear células artificiales que evolucionan más rápido que las naturales

Por Miriam Fauzia
 

El Libro de la Vida, también conocido como el genoma, es bastante largo. Ya sea que estemos hablando de bacterias como la Escherichia coli con 4,6 millones de pares de bases o el pez pulmonado australiano con 43 mil millones de pares de bases (14 veces más grande que el genoma humano), la cantidad de instrucciones genéticas determina las características y la función de un organismo vivo.

Pero, ¿tienen que ser tan largos los genomas? Se sabe que la naturaleza programa la redundancia para ayudar a un organismo a hacer frente al estrés ambiental o para compensar mutaciones dañinas. ¿Qué pasaría si desmontaras un genoma hasta sus genes esenciales más básicos? ¿Qué pasaría? Resulta que la vida aún encontraría
 

una manera de sobrevivir y prosperar, incluso evolucionar a pesar de recibir menos de una mano completa de cartas genéticas.

En un estudio publicado el miércoles en la revista Nature, un equipo dirigido por la Universidad de Indiana y el Instituto J. Craig Venter creó una "célula mínima" a partir de una bacteria llamada Mycoplasma mycoides, que contiene solo alrededor de 493 genes, el genoma más pequeño de todos los de vida libre conocidos, organismo. Estas células mínimas pudieron evolucionar y crecer en número, recuperando la aptitud genética perdida al reducir el tamaño de sus genomas.

“Parece que hay algo en la vida que es realmente robusto”, dijo en un comunicado de prensa Jay T. Lennon, autor principal del artículo y profesor de biología en la Universidad de Indiana en Bloomington. “Podemos simplificarlo a lo esencial, pero eso no impide que la evolución funcione”.

Mycoplasma mycoides es una bacteria detrás de la pleuroneumonía bovina contagiosa, o “enfermedad pulmonar”, que vive en los intestinos de rumiantes como vacas y cabras.

En 2016, los investigadores del Instituto J. Craig Venter redujeron el genoma de M. mycoides de 901 genes a 493 genes, creando una nueva cepa sintética de la bacteria denominada JCVI-syn3B.
En el nuevo estudio, Lennon y sus colegas querían ver cómo respondería la célula mínima cuando se colocara en un entorno de laboratorio inhóspito. Sabían que las células podían multiplicarse en número, como suelen hacer las bacterias. Pero con un genoma optimizado, ¿seguirían necesitando mutar las células mínimas? Si es así, ¿estas mutaciones beneficiarían o dificultarían la capacidad de supervivencia de la bacteria modificada genéticamente?

“Cada gen en [M. mycoides JCVI-syn3B]

el genoma es esencial”, dijo Lennon. "Se podría suponer que no hay margen de maniobra para las mutaciones, lo que podría limitar su potencial para evolucionar".

Los investigadores descubrieron que incluso con el genoma más esquelético, M. mycoides demostró una tasa de mutación excepcionalmente alta durante los 300 días que se le permitió crecer libremente en el laboratorio, lo que equivale a 40 000 años de evolución humana.

Cuando se colocaron en tubos de ensayo con recursos nutricionales limitados (el entorno inhóspito) junto con otra cepa de células mínimas a las que no se les dieron los 300 días para crecer y M. mycoides regulares con genomas no manipulados, las células mínimas quedaron en segundo lugar. Lo que pareció dar a las células mínimas una ventaja de supervivencia fue tener esos 300 días, que los científicos descubrieron que ayudaron a la bacteria a recuperar la caída del 50 por ciento en el estado físico que experimentó inicialmente al desmontar su genoma. Estas células incluso evolucionaron un 39 por ciento más rápido que sus contrapartes no manipuladas.

Si bien no están claros todos los entresijos de cómo estas mutaciones mejoran la aptitud de las células mínimas, la esperanza es que este estudio y otros similares nos ayuden a comprender mejor cómo diseñar con éxito células sintéticas, tal vez incluso marcar el comienzo de una era de vida sintética.