A un paso de crear formas de vida sintética

Nuevos avances científicos permitirán construir sistemas sintéticos similares a la vida natural, que puedan crecer de forma autónoma, dividirse y sostenerse a sí mismos. Se diferenciarán de las células vivas conocidas e incluirán nuevos elementos, pero conservarán estas características esenciales, de acuerdo a las conclusiones de dos recientes estudios.

Un equipo de investigadores de la Universidad de Groningen, en los Países Bajos, ha logrados dos importantes avances en el camino hacia el desarrollo de formas de vida sintética. Según describen en dos nuevos estudios, publicados en las revistas Nature Nanotechnology y Nature Communications, crearon un sistema para la conversión de energía y la alimentación cruzada entre células sintéticas, junto a un mecanismo para concentrar y convertir nutrientes en este tipo de células.

Ambos avances son cruciales en el objetivo de simplificar el progreso de la vida sintética, obteniendo modelos que sean capaces de sustentarse y dividirse de forma independiente. Para lograrlo, los especialistas están intentando responder una vieja pregunta de la ciencia: ¿cómo pueden las moléculas sin vida unirse para formar una célula viva? A partir de las respuestas obtenidas, buscan usar ese esquema para replicarlo artificialmente.

Simplificación y resultados específicos

En concreto, el objetivo de los investigadores es comprender la vida tratando de reconstruirla: esto les permite desarrollar versiones artificiales simplificadas de sistemas biológicos, que pueden usarse posteriormente como componentes para una célula sintética. Según una nota de prensa, en el primer modelo desarrollado buscaron simplificar el funcionamiento de las mitocondrias, componentes que generan la mayor parte de la energía química necesaria para activar las reacciones bioquímicas de una célula.

En lugar de los cientos de elementos que integran las mitocondrias naturales, el sistema artificial emplea solo cinco: aunque presenta limitaciones, le alcanza para lograr la conversión de energía. Esto hace posible la creación de réplicas artificiales de estos orgánulos celulares, que se pueden diseñar teniendo en cuenta el resultado específico buscado en las futuras células sintéticas.

El modelo logra hacer viable el ciclo de producción y uso de adenosín trifosfato (ATP), que es la base del metabolismo en cada célula viva e impulsa la maquinaria celular para generar reacciones que consumen energía, como el crecimiento, la división celular, la síntesis de proteínas, la replicación del ADN (ácido desoxirribonucleico) y otros procesos cruciales.

Circuito eléctrico y funciones celulares

Por otro lado, según informa The Debrief el segundo avance consiste en una vesícula para crear una carga eléctrica negativa, como un circuito eléctrico que se integra en las células artificiales: emplea un proceso químico donde las proteínas cargadas positivamente entran en la vesícula, empujando otras moléculas como la lactosa hacia el centro negativo.

Este circuito imita el comportamiento de las células vivas, haciendo posible la replicación artificial de reacciones que tienen lugar en las células naturales. Los investigadores creen que al unir ambos modelos serán capaces de desarrollar células sintéticas que produzcan y consuman la energía necesaria para llevar adelante procesos similares a aquellos que se pueden observar en el ámbito biológico.

Los investigadores piensan que en los próximos 10 años podrán descubrir cuántos módulos artificiales podrán unirse para crear formas de vida sintética: el avance final sería la puesta en marcha de un modelo para el desarrollo de vida artificial con múltiples aplicaciones, además de permitir revelar una gran cantidad de misterios relacionados con el surgimiento de la vida.

Referencias

Chemiosmotic nutrient transport in synthetic cells powered by electrogenic antiport coupled to decarboxylation. Miyer F. Patiño-Ruiz et al. Nature Communications (2024). DOI:https://doi.org/10.1038/s41467-024-52085-z

Synthetic syntrophy for adenine nucleotide cross-feeding between metabolically active nanoreactors. Laura Heinen et al. Nature Nanotechnology (2024). DOI:https://doi.org/10.1038/s41565-024-01811-1