Científicos estadounidenses crean desde cero una célula con un ciclo de vida completo

Un equipo internacional del proyecto SpudCell, con participación de la Universidad de Minnesota (Estados Unidos), ha desarrollado la primera célula sintética capaz de completar un ciclo de vida completo utilizando únicamente componentes químicos no vivos.

Hasta ahora, los científicos habían logrado reproducir en el laboratorio funciones aisladas propias de los seres vivos, como el crecimiento, la replicación del ADN o el aprovechamiento de energía. Sin embargo, integrar todos esos procesos en un único sistema artificial seguía siendo uno de los grandes desafíos de la biología sintética. El proyecto SpudCell asegura haber superado esa barrera al desarrollar una célula capaz de ejecutar de manera coordinada las funciones esenciales de la vida.

Un sistema sintético que también puede evolucionar

Según explican desde la Universidad de Minnesota, estas células reproducen el ciclo completo de una célula biológica: seleccionan y replican su genoma, crecen, adquieren recursos mediante la alimentación y finalmente se dividen para dar lugar a nuevas generaciones. “Hemos reproducido en química lo que antes solo era posible en biología: el conjunto completo de comportamientos de una célula. Esto demuestra que las funciones más fundamentales de la vida, como el crecimiento y la replicación, no necesitan una misteriosa chispa mágica”, afirma Kate Adamala, una de las investigadoras responsables del proyecto.

Uno de los aspectos más novedosos del trabajo es la forma en que estas células sintéticas consiguen dividirse. A diferencia de las células naturales, que emplean un citoesqueleto para completar este proceso, las SpudCell utilizan un mecanismo alternativo basado en proteínas que se acumulan sobre la membrana celular hasta provocar su separación. Esta es una estrategia completamente distinta, que deja claro que hay diferentes caminos para realizar una misma función biológica.

Los investigadores, además, fueron un paso más allá al modificar genéticamente algunas de estas células para favorecer un crecimiento más rápido. El resultado fue que esas variantes produjeron más descendencia y, tras cinco generaciones, desplazaron a las originales. Cuando los nutrientes escaseaban, esa ventaja competitiva aumentaba todavía más, mostrando que la selección natural y la competencia también pueden surgir en un sistema químico completamente artificial.

Un genoma mínimo con aplicaciones futuras

Otra de las características más llamativas de estas células es el tamaño de su genoma. Está formado por 90.000 pares de bases, muy por debajo de los aproximadamente 3.000 millones que posee el genoma humano e incluso inferior a los 113.000 pares de bases que muchos investigadores consideraban el mínimo indispensable para una célula viva. Además, el material genético no se organiza en un único cromosoma, sino en siete plásmidos independientes, una estructura modular que permite programar distintas funciones por separado.

Los responsables del proyecto creen que este diseño facilitará el desarrollo de futuras aplicaciones. Entre ellas destacan la posibilidad de fabricar moléculas imposibles de obtener mediante la química industrial convencional, producir compuestos terapéuticos de gran precisión o desarrollar nuevas herramientas para la medicina molecular y la bioingeniería. A medida que estas células evolucionen, podrían tener comportamientos biológicos cada vez más complejos.

Pese al entusiasmo, los investigadores insisten en que el trabajo representa únicamente un primer paso. “Estamos demostrando que es posible diseñar las funciones básicas de la célula. Para hacer realidad plenamente el potencial de esta tecnología y conseguir que sea robusta y práctica, necesitamos un esfuerzo internacional conjunto”, cuenta Adamala. Con ese objetivo, el equipo ha impulsado la creación de Biotic, una organización sin ánimo de lucro destinada a coordinar el desarrollo responsable de células sintéticas y establecer estándares comunes para una tecnología que podría transformar la biología en las próximas décadas.