 “La posibilidad de crear vida artificialmente es un desafío prometedor, y a la vez inquietante, que intenta abordar la ciencia en nuestros días”.
El 20 de junio del corriente año el mundo científico se conmovió una vez más. Un grupo de reconocidos investigadores, liderados por Craig Venter, publicó en la revista Science un artículo titulado “Creación de una célula bacteriana controlada por genes sintetizados químicamente”.
 Básicamente, la investigación se basó en tres pasos. En primer lugar, se decodificó el material genético de una bacteria, el Micoplasma mycoides. Esto no supuso nada nuevo ya que, en la actualidad, el proceso por el cual se secuencian los distintos genes se ha convertido en algo prácticamente rutinario. En segundo lugar, basándose en la decodificación previamente realizada, se construyó el genoma sintético de la bacteria elegida, que se caracteriza por poseer una pequeña cantidad de información genética. Por último, recientemente ocurrió algo totalmente novedoso: se logró insertar el cromosoma sintetizado en el laboratorio dentro de una célula bacteriana y esta comenzó a replicarse, generando millones de células hijas, creándose de esta manera lo que muchos llaman vida artificial.
Naturalmente, la noticia dio lugar a grandes debates éticos y religiosos, pero lo cierto es que la aplicación tecnológica de esta revelación abre las puertas a un sinnúmero de eventos posibles. Se espera que se pueda potabilizar agua, biodegradar sustancias o producir medicamentos y vacunas. Sin embargo, lo que puntualmente interesa en este artículo es la posibilidad de crear biocombustibles a partir de células de diseño.
Venter piensa que esto puede desatar una nueva revolución industrial y agrega: “Esta es la primera vez que un ADN sintético ha tomado control completo de una célula”.
UNA APROXIMACION A LA BIOLOGIA CELULAR
 Antes de continuar, es preciso destacar algunas cuestiones básicas acerca de la biología celular. La célula es la mínima porción independiente de sustancia viva y pueden ser divididas en dos grandes grupos: eucariotas y procariotas. A partir de las referencias y la distinción existente entre ambos grupos, podremos comprender por qué se utilizó una bacteria en la investigación llevada a cabo por el JCVI.
El término eucariota hace referencia a que estas células poseen un núcleo verdadero, es decir, delimitado por una membrana. Además, son tipicamente mayores en tamaño y estructuralmente más complejas que las células procariotas. Aquellos organismos incluyen algas, protozoos, hongos, plantas superiores, y animales
 Por el contrario, los procariotas son los organismos unicelulares que incluyen las eubacterias y las arqueobacterias. Son más simples, pequeñas, primitivas y carecen de nucleo celular. En las bacterias, su material genético está constituido el cromosoma bacteriano que es una única molécula larga y circular de ADN, que se encuentra en contacto directo con el citoplasma.
En general, la simpleza de los procariotas ha llevado a que sean empleados en estudios de laboratorio, por lo cual han desempeñado un papel muy importante en la investigación de la biologia celular. En el caso de Micoplasma Micoides, se trata, como dijimos, de una bacteria que pertenece a un grupo que se caracteriza por tener genoma pequeño y por lo tanto más fácil de manipular. Es por todas estas razones que se utilizó su genoma para crear la primera célula viva sintética.
 Pero ahora queda otro asunto por explicar: ¿Qué entendemos por genoma? El genoma es el conjunto de información genética o ADN que posee un organismo en particular. El tamaño del genoma guarda estrecha relación con la complejidad del organismo. El ADN se trata de un código que consiste en la combinación de distintas moléculas, responsables de que cada organismo sea único(1). Según el dogma de la biología molecular, el ADN contiene la información genética que será copiada o transcripta en el ARN (2) y posteriormente traducida para la síntesis de una proteina (3), según muestra el recuadro.
BIOCOMBUSTIBLES
Inicialmente se dijo que la célula es una unidad viva independiente. Podemos decir que el avance científico se basa en este hecho: Si tan sólo observáramos las funciones o el comportamiento celular, podríamos compararla con una fábrica.
Cada célula produce, basándose en su ADN, distintas proteínas que hacen a la función de la célula o del tejido al que pertenecen. Por ejemplo, una célula de la piel es estimulada a producir colágeno (proteina), molécula que ofrece una gran resistencia a la tracción mecánica que la piel debe soportar constantemente.
Tomando esto como punto de partida, se puede decir que a través de la construcción de un genoma sintético el JCVI pretende obtener una célula de diseño que tenga funciones óptimas a la hora de producir biocombustibles.
Hay que tener en cuenta que la mayoría de los métodos industriales de producción del hidrógeno genera subproductos contaminantes, liberación de dióxido de carbono y otros gases de efecto invernadero. Además, algunos aspectos desfavorables del hidrógeno es que no se encuentra libre en la naturaleza y que en la actualidad los costos de producción son elevados.
En contrapartida uno de los objetivos de el JCVI, es el de generar una célula capaz de producir Hidrógeno que sea plausible de ser utilizado como biocombustible. El hidrógeno producido de esta manera sería una alternativa más limpia en relación a la gasolina y otros combustibles fósiles, y sólo generaría agua como subproducto.
En este contexto, esta investigación resulta importante, ya que se basa en que algunos microorganismos producen hidrógeno naturalmente.
El grupo de investigación se basa en los procesos fotobiológicos como vía para la producción de hidrógeno: algunos microbios, como las cianobacterias, poseen una enzima denominada hidrogenasa que escinde una molécula de agua en dos átomos de hidrógeno y uno de oxígeno.
Debemos aclarar que la hidrogenasa es una enzima. A la vez, casi todas las enzimas son proteicas (es decir que están codificadas en el genoma), y su función es la de catalizar reacciones químicas en organismos vivientes con gran efectividad.
Un inicial problema en este modo de producción de hidrógeno es que la mayoría de las hidrogenasas son inhibidas por el oxígeno. Es decir, cuando la enzima ha escindido varias moléculas de agua y obtenido determinada cantidad de hidrógeno, se suspende la producción de hidrógeno (hasta que las concentraciones de oxígeno disminuyan y recién entonces pueda volver a generarse el proceso). Es decir que, a simple vista, este sería un proceso limitado.
Este inconveniente se vería parcialmente solucionado debido a que, por otro lado, existen bacterias fotosintéticas que poseen hidrogenasas tolerantes al oxígeno, es decir, que la reacción química no se vería limitada. Pero hay otro problema: estos microorganismos no escinden las moléculas de agua.
Por lo tanto, el objetivo del JCVI es analizar la posibilidad de desarrollar un microbio que genéticamente combine las propiedades de otros dos –cianobacterias y bacterias fotosintéticas- que posea dos rasgos deseables aun no presentes en la naturaleza: la habilidad de producir hidrógeno aun en presencia de elevadas concentraciones de oxígeno, a partir del agua.
A nivel de la ingeniería genética esto supone que a una estructura básica de ADN se le pueda agregar los genes necesarios para obtener organismos que nunca antes hubieran podido existir en la naturaleza. De esta manera, se obtendrían reservas de hidrógeno prácticamente ilimitadas y sin generar contaminantes atmosféricos.
Si todo sale bien, el camino iniciado por el JCVI podría ofrecer una nueva fuente de energía renovable.
Ing. Luis Chernicoff
Luis_ch14@ciec.com.ar
Mariana Ittig
m_ittig@hotmail.com
(1) Los ácidos nucleicos son macromoléculas formadas por polimerización, en cadenas lineales, de unidades estructurales llamadas nucleótidos. Estas sustancias están formadas por unión de: base nitrogenada (adenina, tiamina, citosina, guanina y uracilo), monosacárido de cinco carbonos (ribosa o desoxirribosa) y ácido ortofosforico. Existen dos tipos de ácidos nucleicos: ADN y ARN.
El ácido desoxirribonucleico (ADN) se encuentra en el núcleo de las células eucariotas, y en una región especial dentro del citoplasma de las procariotas. Además podemos encontrarlo en un pequeño porcentaje en las mitocondrias de todas las células y, en algunas bacterias, en unas estructuras denominadas plásmidos, que constituyen el ADN extracromosómico. El ADN está formado por 2 cadenas de nucleótidos, cuyas bases nitrogenadas son adenina, tiamina, citosina y guanina –no uracilo- y su monosacárido es una desoxirribosa. La información genética del ADN está codificada de acuerdo con las variacionesde la secuencia de las 4 bases nitrogenadas, bajo la forma de un alfabeto de 4 letras. Según su conformación espacial, se puede comparar la molécula de ADN con una ESCALERA CARACOL. Los “peldaños” corresponden a las bases niatrogenadas, que desde cada hebra se orientan hacia en interior; mientras que las “barras laterales” corresponden a los fosfatos y desoxirribosas que alternan en el exterior de la molécula (ver dibujo).
(2) El ácido ribonucleico (ARN) es un polinucleótido cuyas principales diferencias estructurales con el ADN son las siguientes: el monosacárido es una ribosa; las bases nitrogenadas son citosina, guanina, adenina y uracilo, pero no tiamina; y la molécula de ARN sólo tiene una cadena de polinucleótidos y no dos. El ARN constituye una “copia” del ADN, y se encuentra principalmente en el citoplasma. Funciona como un molde a partir del cual, con la ayuda de unas organelas denominadas ribosomas, se buscan y ensamblan todos los aminoácidos que constituyen la proteina final.
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