ANTES de que aprendieran a escribir libros, hacer cálculos matemáticos o componer música, los seres humanos manufacturaron cuero. Hay evidencias de que, hace cientos de miles de años, los cazadores y recolectores vistieron ropa confeccionada a mano con pieles de animales. En 2010, arqueólogos que trabajaban en Armenia hallaron lo que se considera el zapato de cuero más antiguo del mundo, datado en 3500 a. C. Para una especie tristemente desprovista de pelaje protector, la capacidad de convertir en ropa la piel de vacas, ovejas o cerdos valiéndose de métodos de secado y curtido habría sido un logro crucial, equiparable a otros descubrimientos vitales que hizo el Homo sapiens a lo largo de su historia: cultivar cereales como el trigo, domesticar animales comestibles como los pollos e incluso dominar el fundamental arte de la fermentación. En cada caso, los humanos tomaron alguna materia prima del mundo natural —una planta, un animal, un microbio—, y con el ingenio que les ha permitido dominar este planeta, lo convirtieron en un producto.
No obstante, el mundo natural tiene sus límites. La piel animal curtida sirve para producir botas elegantes, chaquetas para motociclistas y bolsos de mano —artículos que sustentan una industria valuada en unos 200,000 millones de dólares anuales—, pero no deja de ser piel animal. Esto parecería un problema insuperable si fueras uno de los cientos de millones de vegetarianos que pueblan el mundo, o incluso si solo te preocupara el impacto ambiental de criar decenas de miles de millones de animales para producir ropa y alimentos. Pero no es la piel animal lo que hace que el cuero sea cuero. El responsable es el colágeno, una proteína resistente y fibrosa que es un componente biológico nodal de todos los tejidos conectivos animales, incluida la piel. Si hubiera manera de fabricar solo colágeno, sería posible producir un cuero que fascinaría hasta al defensor más acérrimo de los derechos de los animales.
Y eso es justo lo que hacen en el octavo piso de la espaciosa Terminal del Ejército en Brooklyn, en la zona costera de Nueva York, donde se encuentran la sede y los laboratorios de Modern Meadow. Esta empresa emergente de sesenta personas utiliza microbios para editar su ADN —el código genético que programa su comportamiento— a fin de que produzcan colágeno como producto metabólico, del mismo modo que la levadura que fermenta la cerveza produce alcohol a partir del azúcar granulado. El resultado es una fábrica microbiológica donde las células modificadas se multiplican en toneles y luego cosechan el colágeno para procesarlo. Después del curtido —más sustentable que el proceso utilizado para el curtido estándar, porque el colágeno microbiano no contiene pelo ni grasa animal— lo que queda es un material biológica y químicamente idéntico al cuero convencional, excepto porque no se dañaron animales para obtenerlo. De hecho, este cuero biofabricado podría ser superior al cuero animal. Además, los microbios de Modern Meadow producen colágeno en mucho menos tiempo del requerido para criar una vaca o una oveja, y la compañía puede trabajar con marcas comerciales para diseñar materiales nuevos partiendo del nivel celular. “Es el punto de encuentro de la biología con la ingeniería”, dice Andras Forgacs, cofundador y presidente de Modern Meadow. “Nos alejamos de lo que hace la naturaleza, y podemos diseñar y aplicar la ingeniería genética a lo que sea”.
Tal es la promesa de la biología sintética, una tecnología que se dispone a cambiar la manera como nos alimentamos, nos vestimos, y los combustibles que usamos; y tal vez hasta cambiará nuestra esencia misma. Es verdad que los científicos han utilizado la ingeniería genética básica desde hace décadas —eliminando un gen o intercambiando uno entre especies— y que, en fecha más reciente, aprendieron a leer y a secuenciar los genes rápidamente; pero ahora los investigadores son capaces de editar genomas y hasta escribir un ADN completamente original. Eso les brinda un control increíble sobre el código fundamental que impulsa toda la vida en la Tierra, desde la bacteria más básica hasta —pues sí— nosotros. “La ingeniería genética fue como cambiar una bombilla roja por una bombilla verde”, comenta James Collins, ingeniero biológico del Instituto de Tecnología de Massachusetts (MIT, por sus siglas en inglés) y uno de los pioneros de la biología sintética. “Lo que hace la biología sintética es introducir un sistema de circuitos nuevo para controlar cómo se encienden y se apagan las bombillas”.
Podemos utilizar ese circuito para que la naturaleza responda a nuestros fines, y hacerlo de manera que ayude a resolver algunos de nuestros desafíos de sustentabilidad más apremiantes. Un laboratorio podría diseñar células que produzcan carne y eliminar la necesidad de las crueles granjas industriales que hacen uso intensivo del ambiente. Podrían manipularse bacterias para secretar petróleo y crear una fuente verdaderamente renovable de combustible líquido. Sería posible diseñar una levadura que produzca artemisinina, fármaco antipalúdico crítico que, en su estado natural, debe obtenerse de existencias limitadas de la planta del ajenjo dulce (cosa que, por cierto, ya se hace). “El objetivo es encontrar la manera de hacer todo lo que necesita la humanidad sin destruir nuestra civilización”, señala Drew Endy, biólogo sintético de la Universidad de Stanford, quien ayudó a iniciar este campo de investigación. “Podemos dejar de vivir en la Tierra para vivir ¡con! la Tierra”.
SEDA A TONELADAS: Ingenieros de Bolt Threads, una empresa emergente que produce seda de araña con levaduras. FOTO: BOLT THREADS
EUGENESIA Y MERCADO
El surgimiento de la Edad Sintética no es territorio exclusivo de científicos soñadores y empresas emergentes de Brooklyn. En su informe de 2016, Transparency Market Research predijo que el mercado de la biología sintética crecería de 1800 millones de dólares en 2012 a 13,400 millones de dólares para 2019. El año pasado, las empresas del sector recibieron mil millones de dólares de diversos inversionistas —entre ellos Eric Schmidt, Peter Thiel y Marc Andreessen—, el doble del total de 2014. Y hasta los gigantes del mundo de los combustibles fósiles han entrado en la jugada. Exxon Mobil tiene un acuerdo por 600 millones de dólares con Synthetic Genomics, sociedad que rindió frutos en junio, cuando la compañía anunció un gran logro de ingeniería genética con cepas de algas para producir petróleo que podrá utilizarse en biocombustibles sustentables.
Los verdaderos beneficios —y las consecuencias— de la biología sintética se manifestarán conforme los científicos dejen de imitar a la naturaleza en el laboratorio y empiecen a rediseñarla. Imagina plantas que cambian de color en presencia de explosivos o microbios que secretan el olor de una flor extinta. Visualiza una línea celular inmune a todas las bacterias y virus; o incluso los 3,000 millones de pares de bases de ADN que componen el genoma humano, completamente sintetizados en el laboratorio. Todos estos proyectos ya se han comenzado y se encuentran en diversas etapas, y el último objetivo —escribir un genoma humano completo— sería un logro épico para la ciencia, pues abriría la puerta a la reingeniería del cuerpo humano, volviéndonos más sanos, más inteligentes y más fuertes. Ese es uno de los objetivos de GP-write, un proyecto internacional lanzado en 2016 por un grupo de biólogos sintéticos que, durante la próxima década, pretende estimular el desarrollo de la tecnología que podría sintetizar los genomas de organismos grandes… incluido el ser humano. “La capacidad de escribir genomas grandes significa trascender de la selección natural y la artificial —es decir, la reproducción tradicional de plantas y animales— al diseño intencional”, dice Andrew Hessel, distinguido científico investigador de la compañía de diseño Autodesk, y uno de los fundadores de GP-write.
Si te alarma la idea de sintetizar el genoma humano completo, no eres el único. Algunos biólogos sintéticos también desconfían de la propuesta, incluido Endy (de Stanford). Los investigadores de GP-write han dejado claro que no tienen intención de crear personas artificiales con su ADN sintetizado; por el contrario, su trabajo se limitará a sintetizar células humanas para entender cómo funciona el genoma y, potencialmente, mejorar su funcionamiento. Sin embargo, cualquier intento de aplicar ingeniería al código genético de los seres vivos plantea cuestionamientos éticos. Primero, referentes a la seguridad; pero, más aún, sobre su éxito. ¿Qué sucede si una planta o un animal modificado escapa a la naturaleza, donde sería difícil predecir su impacto ambiental? Modificar células humanas para eliminar trastornos genéticos mortales parece una premisa clara, pero ¿en dónde trazaríamos el límite entre tratamiento y perfeccionamiento? “Estamos desarrollando herramientas poderosas que están cambiando lo que significa ser humano”, acusa Jim Thomas, un investigador del organismo de vigilancia tecnológica ETC Group. “La preocupación es que podríamos terminar con eugenesia impulsada por el mercado”.
Esos cuestionamientos éticos, claro está, suponen que los biólogos sintéticos serán capaces de replicar el genoma humano, y eso dista de ser una certidumbre. Los científicos aún no han sintetizado todo el genoma de organismos unicelulares más simples, como la levadura, de suerte que podrían demorar mucho más de una década en aprender a escribir los cerca de 20,000 genes del genoma humano. Y como todas las tecnologías que migran del laboratorio al mundo real, la biología sintética habrá de competir con los productos convencionales, en el mercado y en escala. En las últimas décadas, las empresas emergentes que emplearon herramientas de biología sintética para producir biocombustibles avanzados derrocharon cientos de millones de dólares en un esfuerzo eminentemente inútil para derrotar a la gasolina barata. Con todo, ya sea a corto o largo plazo, la ciencia que respalda la biología sintética —la capacidad para leer y escribir el código de la vida— ya está entre nosotros. Y está a punto de rediseñar el mundo que conocemos.
NADA DE VACAS: Después de procesar y curtir el colágeno cosechado, el material es biológica y químicamente idéntico a la piel convencional. FOTO: MODERN MEADOW
BIOLOGÍA SINTÉTICA
Mira por tu ventana. Cada fragmento de materia viva que ves —el árbol que se inclina hacia el sol, el gorrión que vuela en la brisa, la persona que camina— funciona con el mismo código genético, las bases nitrogenadas que forman el ADN: citosina (C), guanina (G), adenina (A), timina (T). Este es el lenguaje de programación de la vida y, en esencia, no ha cambiado mucho desde que emergió del fango primordial de la Tierra. Así como el idioma español puede utilizarse para escribir “Mi mamá me mima” y “Don Quijote”, las distintas combinaciones del ADN sirven para escribir el genoma de una bacteria de E. coli de 2 milímetros de largo y el de una ballena azul de 30 metros de longitud. “El ADN de los humanos es el mismo de todos los organismos del planeta”, afirma Jason Kelly, presidente de Ginkgo Bioworks, una empresa de biología sintética con sede en Boston. “Este es el concepto fundamental de la biología sintética”.
Tal vez el lenguaje del ADN se haya escrito hace miles de millones de años, pero aprendimos a leerlo apenas en tiempos muy recientes. La secuenciación del ADN —determinar el orden preciso de C, G, A y T— se hizo por primera vez en la década de 1970 y, durante años, fue un proceso laborioso y costoso. Los científicos del Proyecto Genoma Humano tardaron más de diez años y gastaron alrededor de 2,700 millones dólares para completar su misión: el primer borrador completo de la secuencia de genes que codifican a un ser humano. Pero gracias, en parte, a los adelantos tecnológicos impulsados por ese esfuerzo público y privado, el precio de la secuenciación del ADN se ha desplomado: secuenciar el genoma completo de una persona cuesta hoy unos 1,000 dólares. Y hasta la velocidad se ha multiplicado, a solo un poco más de un día.
Si esto te resulta conocido, no te extrañe: con el paso de las décadas, lo mismo pasó con el costo y la velocidad de los microchips, según predijo el cofundador de Intel, Gordon Moore, en la ley que lleva su nombre. Y así como los microchips más rápidos y baratos condujeron la revolución informática de la era de los mainframes, tamaño habitación, al amanecer del iPhone, la lectura asequible del ADN (y cada vez más la escritura) también hará posible la revolución de la biología sintética. “No fue solo que podías hacerlo, sino que los costos bajaron mucho hace 15 a 20 años”, dice Rob Carlson, director ejecutivo de Bioeconomy Capital. “Las mejoras fueron aún más rápidas que la Ley de Moore”.
Carlson sabe de lo que habla: la Curva Carlson, el equivalente biotecnológico de la Ley de Moore, fue denominada así en su honor. Como a muchos en el campo de la biología sintética, no le gusta ese nombre. Carlson prefería “biología intencional”, pero los biólogos se opusieron; pensaban que el término hacía que su trabajo pareciera como si antes no hubiera sido intencional. Argumenta que “sintético” denota artificialidad y falsedad, una imitación de lo natural —por ejemplo, los tejidos sintéticos como el nailon y el poliéster—, mas no es así como la mayoría de los biólogos sintéticos visualiza su especialidad. Para Endy, quien ayudó a lanzar el movimiento cuando estuvo en MIT, hace más de una década, la biología sintética consiste en utilizar la ingeniería genética para esclarecer el desordenado proceso de la vida partiendo del nivel celular. “No sabemos cómo hacerlo, así que lo intentamos, y aprendemos haciéndolo”, dice Endy.
Hay una cita del gran físico teórico Richard Feynman, que los biólogos sintéticos repiten como un mantra: “Lo que no puedo crear, no lo entiendo”. Feynman no dijo esas palabras exactamente —encontraron la oración en el pizarrón del físico en el Instituto de Tecnología de California (CalTech), después su muerte—, pero para los biólogos sintéticos, significa que el proceso de editar y escribir el ADN (la ingeniería de la vida) es necesario para entender mejor cómo funciona. En un esfuerzo para desentrañar el significado de las palabras del libro genético de la vida, los científicos han trabajado para sintetizar genomas, empezando con los organismos más simples, lo cual supone escribir e imprimir genes artificiales completos, en vez de copiar el ADN existente como hace la clonación. En 2010, el genetista Craig Venter (quien ayudó a dirigir el Proyecto Genoma Humano) y sus colegas tuvieron un éxito inicial al crear la primera célula sintética escribiendo todo el genoma de una pequeña bacteria, Mycoplasma mycoides, e insertándolo en otra célula bacteriana sin información genética, a la que apodaron Synthia. Eso fue un logro notable por derecho propio; pero en 2016, Venter y su equipo fueron más allá al tomar el genoma de Synthia y fragmentarlo, metodológicamente, hasta llegar a la cantidad mínima necesaria de genes que sostienen la vida. Al ir despojando la vida y reducirla a sus fundamentos, los investigadores podrían descubrir qué hacía realmente cada gen. “El objetivo es volver simple una cosa, eliminar su complejidad, y así empezar la ingeniería”, dice Sophia Roosth, historiadora de ciencias de la Universidad de Harvard, y autora del libro Synthetic: How Life Got Made.
Resultó que hasta el genoma bacteriano más simple del mundo era más complicado de lo que los científicos sospechaban. De los 473 genes contenidos en la célula sintética que purgó Venter, no pudieron identificar las funciones de 149. Eso equivale a casi un tercio del total, lo que pone de relieve a qué extremos deben llegar los científicos antes de afirmar, con toda certidumbre, que entienden el código genético que hoy pueden secuenciar con tanta facilidad; y ni hablar de sintetizar con eficacia los genomas de organismos mucho más grandes y más complejos. Lo que nos recuerda otra cita de Feynman: “La diferencia entre saber el nombre de algo y saber algo”.
TACTO ALFOMBRADO: Las telas creadas con seda de araña modificada biosintéticamente pueden tener muchas aplicaciones prometedoras, desde ropa antibalas hasta vendajes para heridas. También se usa en los artículos de seda tradicionales: corbatas, camisas, trajes o tapetes. FOTO: KEVIN TIELL/BOLT THREADS
Para saber, con toda certidumbre, los científicos tendrán que secuenciar, sintetizar y programar grandes cantidades de datos genéticos. Cuando diseñas un organismo, lo construyes —mediante síntesis de ADN o con herramientas de edición genética como CRISPR—, lo pruebas en el laboratorio y, con suerte, aprendes del experimento. Luego repites, y vuelves a repetir, en un ciclo llamado diseño-construcción-prueba-aprendizaje. Por ejemplo, en el caso de la célula sintética de Venter, los científicos añadían o retiraban un gen a la vez y después observaban qué sucedía con su organismo. Si la bacteria sintética moría, sería una señal bastante clara de que el gen en cuestión era importante. “Para mí, esa es la esencia de la ingeniería biológica”, afirma Nancy Kelley, otra de las fundadoras de GP-write.
Pero el aprendizaje dependerá de lo rápido que puedas diseñar, construir y probar. Por eso es tan importante la Curva de Carlson. Hablemos un momento de la programación de computadoras, que avanza siguiendo un ciclo similar. En la década de 1960, Tom Knight (uno de los cofundadores de Ginkgo Bioworks junto con Jason Kelly) estaba ayudando a construir lo que se convertiría en la internet de MIT. Su trabajo era programar computadoras del tamaño de refrigeradores, las cuales obligaban al usuario a ingresar, manualmente, tarjeta tras tarjeta perforada. Era un proceso lento y laborioso y, hasta hace poco, así era el proceso de la programación biológica. “Nos pasábamos toda la tarde haciendo, a mano, mutagénesis de sitio dirigido, la cual te permite cambiar una A a una T en el genoma de una bacteria”, recuerda Kelly. “Es como pasar la tarde cambiando un bit de un cero a un uno en una computadora”.
Como señala Kelly, hoy “un chico de Facebook puede crear un nuevo producto en una sola tarde”, simplemente porque las computadoras se han vuelto mucho más rápidas. Quizá nunca podremos programar la biología con tanta rapidez como a una computadora —en parte, porque la biología está compuesta de materia, por minúscula que sea, mientras que el código de la computadora no es más que un código—, pero nos volveremos cada vez más rápidos. “En 2002 y 2003, presionar el botón de síntesis de ADN costaba 4 dólares por cada letra”, informa Endy. Hoy, Emily Leproust, presidenta de Twist Bioscience, empresa emergente para síntesis de ADN situada en San Francisco, asegura que, por apenas 9 centavos de dólar, su compañía puede sintetizar un par de bases, los bloques de construcción esenciales para la hélice del ADN.
Twist suministra los materiales de construcción para el ciclo diseño-construcción-prueba-aprendizaje de la biología sintética. Laboratorios y empresas envían órdenes para genes específicos, y Twist se encarga de sintetizarlos, imprimiendo las minúsculas moléculas de ADN en silicona. El tiempo de respuesta es cuestión de semanas, pero conforme Twist y otras empresas que sintetizan ADN mejoren, la espera se reducirá. Y a medida que caen las barreras de costo y tiempo, se libera la imaginación de los biólogos sintéticos, quienes pueden probar sus ideas rápidamente. Del mismo modo que el amanecer de la internet resultó en una gran diversidad de empresas tecnológicas en la década de 1990 —algunas de ellas, pilares de la economía global actual, como Amazon y Google—, la comercialización de la tecnología para escritura del ADN está dando origen a una nueva industria. Poco antes de morir de cáncer, Steve Jobs, fundador y presidente de Apple, dijo a su biógrafo: “Creo que las mayores innovaciones del siglo XXI estarán en la intersección de la biología y la tecnología. Está empezando una nueva era”.
Muchas empresas e inversionistas están convencidos de que la biología sintética podría revolucionar algunos aspectos fundamentales de nuestros estilos de vida y de hacer negocios. Los tecnólogos de empresas como Microsoft creen que el ADN podría, incluso, superar a la silicona como medio de almacenamiento en nuestros discos duros. Después de todo, el código genético no es más que un medio para conservar y transmitir información: la información de cómo funciona un ser vivo. El ADN es un medio increíblemente denso. Este año, unos investigadores desarrollaron un método que, en teoría, es capaz de almacenar todos los datos del mundo en el ADN que llenaría una sola habitación y, a diferencia de los medios de grabación físicos existentes, no hay peligro de que se vuelva obsoleto. No pierdas de vista que la biología ha estado escribiendo ADN durante miles de millones de años.
Twist ha comenzado a trabajar con Microsoft para perfeccionar el proceso de almacenamiento de ADN y, en abril, como parte de esa colaboración, la compañía de softwarecompró a Twist 10 millones de filamentos de ADN. “Así como el siglo pasado fue de los plásticos, este siglo será de la biología”, sentencia Leproust.
Ginkgo Bioworks, el mayor consumidor de ADN sintético del planeta, ya puede oler el futuro. Fundada en 2008 por Kelly y cuatro colegas del programa pionero de biología sintética en MIT, Ginkgo diseña organismos vivos personalizados —levadura de panadería modificada— que producen sabores y fragancias que suelen derivarse de las plantas. Ginkgo se ha asociado con el perfumista francés Robertet para crear una fragancia de rosas extrayendo los genes de rosas auténticas e inyectándolos en levaduras; luego, utiliza la ingeniería para modificar las vías biosintéticas del microbio a fin de que produzca el olor de una rosa (que, aparentemente, es igual de dulce cuando lo genera una levadura). Esto podría sorprender a algunos consumidores, quienes no saben que el ingrediente activo de su perfume proviene de microbios modificados con ingeniería. No obstante, vale la pena señalar que la levadura no es una parte del perfume, y afirman que el aceite de rosa que secreta es mucho más natural que cualquier sustituto químico. “Propusimos: ¿Y si en vez de ir a una rosaleda para obtener aceite de rosa, operas una cervecería?”, comenta Kelly. “¿Y si en vez de hacer cerveza, haces aceite de rosas? Así que desarrollamos esas levaduras diseñadas usando nuestra plataforma, y vendimos la licencia a nuestros clientes”.
Los biólogos sintéticos no se conformarán con copiar formas de vida existentes; quieren diseñar algo nuevo, e incluso volver a la vida organismos muertos hace mucho. Ginkgo está trabajando en extraer moléculas de ADN de especímenes de plantas conservadas en herbolarios, con miras a sintetizar las fragancias de flores que se han extinguido, como un olivo de la Isla de Santa Elena, en el Atlántico Sur, el cual desapareció en estado silvestre en 1994. Bolt Threads, una empresa emergente del Área de la Bahía de San Francisco, ha creado levaduras que pueden secretar seda de araña, un material más fuerte que el acero y, a la vez, extremadamente ligero. Bolt ya ha utilizado su seda de araña para hacer corbatas, pero el material superfuerte podría tener futuro en productos farmacéuticos y militares (esta compañía también ejemplifica la importancia de reducir los costos de la síntesis del ADN; descartó unas 4,000 formulaciones hasta poder desarrollar, correctamente, las levaduras capaces de producir seda de araña). En el laboratorio hay una bióloga de la Universidad Estatal de Colorado que trabaja con el Departamento de Defensa (y con una subvención de 7.9 millones de dólares) para crear plantas que se vuelvan blancas en presencia de una bomba. June Medford imagina que las plantas modificadas —que, probablemente, obtendrá dentro de varios años— podrían utilizarse en líneas de seguridad aeroportuarias, quizás en sustitución de los multimillonarios escáneres de ondas milimétricas. “Las plantas han tenido más de 4,000 millones de años para desarrollar su capacidad sensitiva y para responder al entorno”, explica. “Tenemos que identificar un componente de biología sintética que permita lo mismo y conectarlo con la infraestructura natural”.
“Infraestructura” es un término adecuado. En este momento, la nuestra funciona, sobre todo, con minerales y petroquímicos, pero la biología sintética ofrece la posibilidad de una infraestructura con sustentabilidad incorporada. Como demuestra un campo florido cada primavera, la biología se renueva de una manera que resulta imposible para el carbón, el petróleo o el hierro. Asimismo, la biología es, simplemente, estupenda en lo que hace: el crecimiento sustentable. Endy explica que todas las plantas de la Tierra aprovechan 90 teravatios de energía, lo que supone unas cuatro y media veces más energía de la que utiliza la humanidad actualmente. Una célula biológica puede llevar a cabo operaciones complejas que trascienden el alcance de nuestra inteligencia artificial más inteligente. “La biología es mejor que Intel para hacer cosas pequeñas y precisas, y hace más cosas físicas grandes que las compañías de automóviles. Y todo, de manera sustentable”, afirma Kelly. Por ejemplo, un pino es infinitamente más complejo y tiene una vida más larga que un Lexus.
A futuro, los biólogos sintéticos creen que podrán programar las células para que crezcan en casi cualquier cosa. “Imagina que tu iPhone se desarrolla a partir de un diseño de ingeniería genética, con carcasa de cuero sintético y una pantalla que emite su propia luz”, dice John Cumbers, fundador de SynBioBeta y coautor del libro de próxima publicación What’s Your Bio Strategy?”.
Pasará mucho tiempo antes que podamos cosechar iPhones en el campo. Pese a lo barata y rápida que se ha vuelto la síntesis de ADN, aún tiene que volverse mucho más barata y mucho más rápida. Tal vez hoy cueste 9 centavos de dólar sintetizar un par de bases de ADN, pero Kelly señala que, si una empresa de tecnología como Facebook tuviera que gastar, aunque fuera un centavo, cada vez que cambia un solo bit de un programa de software, no le quedaría dinero para nada más. “Todavía estamos en la era IBM de esta tecnología”, lamenta Kelly. Las compañías de síntesis de ADN están limitadas en cuanto a la longitud de los filamentos de ADN que pueden producir de una vez; por ejemplo, la longitud máxima para Twist es de unos 3,200 pares de bases. Para poner esto en perspectiva: el genoma humano completo tiene 3,000 millones de pares de bases, aproximadamente. Eso significa que los investigadores deben tomar esos filamentos y unirlos; no es imposible, pero tampoco es simple. “La biología es un embrollo, y la ingeniería no es fácil”, confiesa Collins, de MIT. “De hecho, es mucho más difícil de lo que pensábamos”.
UN VIAL CON CUALQUIER OTRO NOMBRE: Los microbios diseñados en Ginkgo Bioworks pueden producir gran variedad de sabores y aromas, incluida la fragancia de las rosas. FOTO: GINGKO BIOWORKS
SOLDADOS QUE NO NECESITAN COMER
El 10 de mayo de 2016, cerca de 150 expertos en biología sintética se reunieron a puertas cerradas en la Escuela de Medicina de Harvard para hablar del lanzamiento de lo que podría ser una de las misiones más ambiciosas y trascendentales en la historia de la ciencia humana. El nombre inicial del proyecto, HGP-write, declaraba el alcance de su ambición: sintetizar con éxito un genoma humano completo antes de concluir los próximos diez años. Al principio, HGP-write fue criticado por aquella primera “cumbre” a puertas cerradas (si bien los organizadores aseguraron que el secreto se debió a que en la reunión debatieron un artículo que aún no se había publicado); más tarde, se omitió la “H” del nombre para restar algo del énfasis en el genoma específicamente humano, y resaltar más el concepto de acelerar el ritmo de la escritura de ADN, del mismo modo que el Proyecto Genoma Humano aceleró enormemente la secuenciación del ADN. Con todo, no queda duda de que muchos de los organizadores confían en que una misión para escribir genes humanos será tan estimulante como su lectura. “Somos humanos, y todo lo miramos con la lente de la humanidad”, dice Hessel, de Autodesk. “Este es el próximo gran desafío para la biología sintética”.
GP-write espera recaudar 100 millones de dólares para el proyecto, aunque en su reunión más reciente (en mayo, en Nueva York y abierta al público) aún no materializaba mucho financiamiento real. Las excepciones fueron Harris Wang, de la Universidad de Columbia, y Jef Boeke, de la Universidad de Nueva York, quienes recibieron una subvención de 500,000 dólares del Departamento de Defensa para estudiar la manera de modificar células humanas y convertirlas en fábricas de nutrientes autosuficientes. Sucede que, en las primeras etapas de su evolución, las células animales perdieron la capacidad de producir ciertas vitaminas y aminoácidos esenciales, los cuales ahora debemos obtener con la dieta. No obstante, las células de plantas, hongos y bacterias aún son capaces de producir esos nutrientes mediante la fotosíntesis, y si se toman prestadas esas vías genéticas, podrían modificarse células humanas para que hagan lo mismo. Eso tendría un beneficio inmediato, ya que se reduciría el costo para desarrollar las líneas celulares humanas utilizadas en estudios de laboratorio, pues los científicos tal vez no tendrían que nutrir con suero las células autosuficientes. Por supuesto, no tienes que ser aficionado a las teorías de conspiración —ni escritor de ciencia ficción— para imaginar el uso que daría el Pentágono a unos soldados que no necesitan comer. Por su parte, Wang imagina la posibilidad de que las células fototróficas ayuden a que los seres humanos sobrevivan a los rigores de viajes espaciales prolongados, aunque quiere dejar claro que no pretende diseñar al astronauta perfecto. “Daríamos saltos cuánticos respecto al tipo de cosas que la evolución tomaría mucho tiempo en desarrollar, o que tal vez nunca crearía”, dice Wang.
La confidencialidad que rodea la misión GP-write nos recuerda que los cuestionamientos éticos aumentarán conforme la biología sintética se desplace de las bacterias al terreno humano. Si podemos sintetizar un genoma humano, ¿cuánto tiempo pasará hasta que podamos modificarnos con ingeniería o diseñar nuestra descendencia? En 2015, un equipo de investigadores chinos conmocionó al mundo científico cuando, por primera vez, utilizó la herramienta de biología sintética CRISPR para editar genomas de embriones humanos; sin embargo, este año, un importante panel federal estadounidense dictaminó que estudios similares podrían ser éticamente permisibles si hubiera “razones convincentes”. Pero ¿cuáles serían esas razones? Aunque pocas personas se opondrían a usar las técnicas de la biología sintética para eliminar trastornos genéticos o reducir la morbilidad, ¿en dónde marcamos el límite entre medicina y perfeccionamiento? La posibilidad de que los ricos tengan el primer acceso a la tecnología para “perfeccionarse”, y hagan lo mismo con sus hijos, amenaza con hacer que la desigualdad económica se vuelva un hecho biológico concreto. Pero, más allá de lo que haríamos con nosotros, ¿cómo cambiará el mundo si muchos de los productos que ahora obtenemos de la naturaleza, o cultivamos en granjas, son modificados en fábricas biológicas? “El mejor momento para conversar sobre una nueva tecnología es justo antes de que sea factible”, señala Hank Greely, bioético de Stanford. “Este es el momento para hablar del asunto”.
Y lo haremos, a medida que los productos de la biología sintética migren del laboratorio al mundo que nos rodea. A juzgar por el escepticismo que acompaña a los alimentos genéticamente modificados, esa migración no ocurrirá sin que demos pelea. Según una encuesta de Pew Research Center, realizada en 2015, solo 37 por ciento del público general cree que los alimentos transgénicos son seguros, en comparación con 88 por ciento de los científicos. No obstante, aunque los defensores de la biología sintética tendrán la responsabilidad de demostrar la seguridad de su tecnología, vale la pena tomar en cuenta que, si bien las soluciones son discutibles, los desafíos ambientales existenciales que encara nuestro planeta (respecto de los alimentos, el combustible y el clima) no lo son. Hoy, cerca de 40 por ciento de las tierras del mundo se destinan a la producción de alimentos, de modo que cada vez hay menos espacio para cualquier otra especie; y a pesar de ello, una de cada nueve personas carece de suficiente comida. Aun así, a mediados de siglo tendremos que encontrar alguna manera de alimentar a otros 2,000 millones de personas. Tal vez el mundo necesite llegar a cero emisiones totales de carbono para 2050 si quiere evitar un cambio climático peligroso; no obstante, apenas empezamos a frenar el aumento de las emisiones globales, no digamos reducirlas, y 1,200 millones de personas siguen sin acceso a la electricidad, renovable o no. El statu quo no nos llevará a donde debemos llegar.
George Church, de Harvard, es uno de los gigantes de la biología sintética y una fuerza poderosa que impulsa al grupo GP-write. También es el tipo de científico temerario que inquieta a los bioéticos y a los ambientalistas con su proyecto de resucitar el extinto mamut lanudo recurriendo a la edición de genes y reflexionando, sin rodeos, en la posibilidad de mejorar genéticamente a los humanos volviéndolos invulnerables a la enfermedad. En 2012, cuando Stephen Colbert entrevistó a Church en su programa, The Colbert Report, el presentador de televisión preguntó al científico: “¿Cómo crees que tu trabajo acabará por destruir a toda la humanidad?”. Hablaba en broma; casi.
Si ha de ocurrir —o no— el tipo de cambios biológicos drásticos que visualizan científicos como Church, el biólogo tiene razón al señalar que el peligro puede tener muchas formas. “Soy crítico del principio precautorio acrítico”, dice. “Hay riesgos en no hacer nada o en proceder lentamente”. Una edad drástica podría exigir soluciones drásticas.
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Publicado en cooperación con Newsweek/ Published in cooperation with Newsweek