Una célula sintética ensamblada desde cero crece y se divide por primera vez
(quantamagazine.org)- La investigación en biología sintética que busca recrear el origen de la vida en el laboratorio ha llegado a una etapa en la que crecimiento, replicación de ADN y división se integran en un solo sistema
- Esta célula aún está lejos de considerarse una célula viva: necesita ribosomas y nutrientes suministrados desde el exterior, y además carece de sistemas suficientes de defensa y manejo de desechos
- El equipo de Kate Adamala combinó un sistema de replicación de ADN, un conjunto de enzimas para producir proteínas, liposomas de suministro y proteínas de membrana que inducen la división para crear spudcell; el estudio aún no ha pasado por revisión por pares
- Las células con genes modificados artificialmente podían crecer más o producir más células hijas, pero la selección natural basada en mutaciones aleatorias todavía no se ha logrado implementar
- El equipo planea publicar los datos y los métodos, y distribuir herramientas a través de la organización sin fines de lucro Biotic; a largo plazo, esto podría aplicarse a nuevos materiales, medicamentos e investigación sobre el origen de la vida
Un ciclo celular surgido de materiales no vivos
- Los biólogos colocan uno por uno componentes no vivos dentro de una membrana similar a la de una célula para comprobar si estas bolsas moleculares pueden mostrar comportamientos parecidos a los de la vida
- Las células sintéticas creadas en el laboratorio realizan juntas etapas clave del ciclo celular básico
- crecimiento
- replicación de ADN
- división
- Jack Szostak señaló que no conoce otro intento de ensamblar células artificiales con componentes biológicos que haya avanzado tanto
- Aun así, esta célula no es una célula viva bajo ninguna definición
- necesita un suministro continuo de alimento
- debe recibir desde afuera los ribosomas, que son la maquinaria de producción de proteínas
- no tiene un sistema de defensa ni un buen sistema para eliminar desechos
- Sijbren Otto considera que se ha avanzado mucho hacia la meta de crear algo vivo a partir de componentes muertos, pero que todavía no se ha llegado por completo
Diseño y ensamblaje de spudcell
- El equipo de la University of Minnesota dirigido por Kate Adamala construyó una célula sintética con un sistema hecho en laboratorio usando todos los componentes moleculares en una nueva investigación
- El estudio aún no ha sido revisado por pares
- Adamala contó que cuando abrió su laboratorio en 2016, imaginó una célula sintética que recorriera un ciclo completo de división celular usando su propio genoma
- El criterio de diseño fueron las funciones básicas compartidas por todas las células conocidas
- crecer
- replicar ADN
- dividirse
- evolucionar
- transcribir ADN a ARN y producir proteínas para realizar las funciones necesarias para operar la célula
- reunir los materiales necesarios dentro de una membrana lipídica
- El equipo necesitaba crear un genoma para la célula sintética y suministrarle, al mismo tiempo, los materiales que ejecutaran esas funciones
Replicación de ADN y liposomas de suministro
- El cuerpo de la célula está a cargo de un liposoma, una bolsa vacía rodeada por una membrana lipídica simple
- Primero, el equipo construyó el sistema más básico para replicar ADN y transmitirlo a las células hijas
- adoptó un sistema de replicación de ADN desarrollado por Hannes Mutschler y Christophe Danelon
- lo ajustó para que funcionara junto con un conjunto comercial de 36 enzimas que permiten leer ADN y producir proteínas
- Tras repetir el reemplazo de genes y el ajuste de concentraciones moleculares, optimizaron el funcionamiento conjunto del sistema de transmisión de información y el de producción de proteínas
- El genoma sintético es muy pequeño, por lo que casi no contiene genes metabólicos para procesar alimento y energía, ni muchas de las moléculas complejas que la célula necesita
- Los materiales faltantes se colocaron en liposomas de suministro separados
- azúcares
- lípidos
- enzimas
- tRNA
- ribosomas
- Para que los liposomas de suministro se fusionaran con la célula sintética y liberaran su contenido interno al encontrarse con ella, el equipo modificó proteínas de membrana celular para que atrajeran las burbujas lipídicas
- Tras varios ajustes, la célula comenzó a crecer y a replicar su ADN
El rodeo elegido para dividirse sin citoesqueleto
- Estudios previos habían logrado en parte alimentar células sintéticas, hacerlas crecer y replicar ADN, pero la división celular seguía siendo un problema más difícil
- En las células normales, el citoesqueleto —una red de fibras proteicas que proporciona soporte estructural— se reorganiza para partir el ADN en dos y dividir la célula
- Adamala eligió otro enfoque en lugar de usar citoesqueleto
- se basó en un mecanismo descrito en un artículo de Reinhard Lipowsky, donde etiquetas proteicas en la membrana reúnen otras proteínas y curvan físicamente la membrana para inducir la división celular
- ajustó proteínas de membrana celular y las probó en protocélulas
- tras muchos intentos, logró que la división funcionara
- Job Boekhoven considera que este estudio es un gran logro por mostrar bien ese mecanismo de división
- John Glass evaluó que combinar la replicación de ADN, los liposomas de suministro y las proteínas que inducen la división, y optimizar todo para que funcione en conjunto, podría marcar un punto de inflexión tanto para el campo de las células sintéticas como para la biología en general
- Michael Lynch lo calificó como un tour de force de la biología sintética, aunque advirtió que no debe exagerarse porque la célula todavía no es autosuficiente
Experimentos de selección en spudcell y la evolución que aún falta
- Dentro del equipo, al principio llamaban a esta célula sintética Adamala cells, pero como Adamala quería otro nombre, sugirió en broma una papa y los estudiantes empezaron a llamarlas spudcells
- Cada célula es muy pequeña y su genoma también es mucho menor que el de una bacteria
- Al microscopio no tiene una forma especial, sino que parece una simple masa
- Para comprobar si, después de crecer y dividirse, la célula podía avanzar hacia una etapa más cercana a la evolución, el equipo manipuló el ADN de la célula sintética
- generó variaciones genéticas para que algunas células crecieran más o se dividieran más rápido
- las células que crecían más producían más células hijas y comenzaron a aumentar dentro de la población
- apareció una primera etapa en la que ese rasgo era seleccionado dentro de la población
- Pero esto todavía no es una implementación clara de la selección natural
- la variación genética no surgió de mutaciones aleatorias en el ADN, sino de manipulación artificial del equipo
- las enzimas que fabrican las hebras de ADN son demasiado precisas como para generar suficientes mutaciones significativas
- el equipo necesita encontrar enzimas con un nivel de error suficiente, pero no tanto como para perder la integridad del genoma y la función celular
- Boekhoven cree que aún falta una demostración clara de un proceso evolutivo, y que ese será el siguiente gran paso
- En otros tipos de células sintéticas sí se ha observado evolución adaptativa, pero esas células no fueron construidas desde cero, sino que eran bacterias reducidas a un conjunto mínimo de genes
Qué tan lejos está de una célula viva
- La célula sintética tiene la limitación de que necesita recibir muchos materiales básicos desde afuera
- Szostak considera que el hecho de que no pueda fabricar sus propios ribosomas como una célula natural limita su crecimiento y su capacidad de reproducción continua
- Si pudiera producir sus propios ribosomas, proteínas y ARN, estaría mucho más cerca de una célula biológica existente, como una bacteria
- Adamala cree que para mejorar el sistema de replicación también habrá que encontrar una forma de añadir citoesqueleto
- la célula actual desperdicia mucha energía y tiempo reuniendo moléculas que ayudan a la división
- Comparada con las células vivas modernas, esta célula sintética es extremadamente primitiva
- Adamala compara una célula moderna con un Boeing 787 Dreamliner
- esta nueva célula sería como el Wright flyer, capaz de volar 100 pies
Publicación abierta de Biotic y usos a largo plazo
- Adamala y otros especialistas en biología sintética anunciaron junto con los nuevos resultados la creación de la organización sin fines de lucro Biotic
- Biotic se usará para ofrecer herramientas de biología sintética a investigadores de todo el mundo
- El equipo publicará los datos y métodos para que otros especialistas en biología sintética puedan construir y mejorar estas células
- A largo plazo, este trabajo podría usarse dentro de varias décadas en aplicaciones como
- fabricar plásticos sin combustibles fósiles
- fabricar fertilizantes
- fabricar medicamentos
- Aunque spudcell es distinta de las moléculas mucho más simples que probablemente se usaron cuando comenzó la vida en la Tierra, haber construido un sistema de célula sintética a partir de materiales no vivos acerca un poco más la exploración en laboratorio del origen de la vida y de las condiciones necesarias para sostenerla
1 comentarios
Opiniones en Hacker News
Science News ofrece una perspectiva más equilibrada, con citas adicionales de investigadores pares.
Según dice, algunos también quedaron molestos con la forma en que Adamala intentó atraer atención hacia el estudio. Ella dijo que Cell lo rechazó porque un revisor afirmó que SpudCells no era biología real, y envió el manuscrito de 190 páginas a periodistas bajo embargo antes de subirlo a bioRxiv para que sus colegas pudieran leerlo y evaluarlo. Dice que pronto lo enviará a una nueva revista. Kerstin Göpfrich, bióloga sintética de Heidelberg University, dijo que era “una forma bastante inusual” de proceder.
https://www.science.org/content/article/lab-created-spudcell...
https://www.nytimes.com/interactive/2026/07/01/science/spudc...
La publicación se retrasa y, mientras hay que esperar otros seis meses hasta la siguiente revisión, algún “colega” de otro laboratorio hace casi el mismo experimento con resultados un poco mejores, lo sube a un servidor de preprints y enseguida lo publica en una revista de primer nivel. Ese trabajo pasa a ser el avance más reciente, y el investigador original queda como alguien que reprodujo el estudio inicial. En resumen, la política arruina todo.
Este era justamente el punto en el que el campo llevaba tiempo estancado. Antes de Adamala, otros investigadores ya habían encontrado formas de alimentar y hacer crecer células sintéticas, y de replicar ADN, pero la división celular era otro problema.
Las células comunes se dividen reorganizando el citoesqueleto, una red de fibras proteicas que les da soporte estructural, para partir el ADN en dos y separarse. Los biólogos sintéticos no habían encontrado cómo hacer que sus células pasaran por ese proceso complejo. Así que Adamala decidió prescindir del citoesqueleto y, revisando la literatura, encontró un mecanismo de Reinhard Lipowsky que colocaba marcadores proteicos en la membrana celular para atraer otras proteínas, curvar físicamente la membrana y dividir la célula. Adamala siguió ese enfoque, ajustó las proteínas de membrana de las protocélulas y, después de varios intentos, lo logró. Esa es la parte nueva.
Disculpen, no soy especialista. Me pregunto de dónde sacaron los aminoácidos y las proteínas. Entendía que, para que una célula funcione, deben tener la misma quiralidad, y que los aminoácidos “hechos desde cero” de forma artificial salen 50:50 en cada quiralidad.
En la explicación simplificada de NYTimes decía que los genes fueron “tomados prestados de virus y del microbio común Escherichia coli”. Me pregunto qué tan cerca estuvieron del objetivo de hacerlo “desde cero”. O si, en realidad, se parece más a ensamblar varias piezas.
Parece que los científicos, o alguien cercano, crearon una wiki: https://en.wikipedia.org/wiki/SpudCell
Creo que no había visto a investigadores hacer este tipo de promoción directa. Es un enfoque interesante; me pregunto si se volverá el estándar.
La organización que llevó adelante esta investigación es esta: https://biotic.org/
Biotic se presenta como una organización de investigación sin fines de lucro y de interés público que desarrolla células sintéticas química y funcionalmente definidas. Dice que su misión es habilitar y gestionar de manera responsable avances fundamentales en biotecnología, y que su objetivo es asegurar que la biotecnología de clase mundial beneficie a todas las personas y al planeta cuando realmente importe. Este estudio en particular parece haberse realizado en University of Minnesota.
Adamala dijo: “¿Qué más puede hacer la biología?”. Bueno, quizá también pueda crear una forma de vida sintética capaz de destruir rápidamente toda la vida.
Si quieren ver el manuscrito real, está aquí: https://www.biotic.org/research/spudcell/spudcell-manuscript...
Es interesante que la Dra. Kate Adamala, quien hace unos años detuvo los experimentos con proteínas dextrógiras, haya liderado este trabajo. Considerando lo cerca que estaban en ese entonces, no sorprende que ahora lo hayan logrado.
Quizá no se sepa mucho, pero el sistema inmunitario detectaría patógenos levógiros y posiblemente reaccionaría de forma más agresiva. Dos mecanismos del cuerpo contra las infecciones, la fiebre y la ozonólisis, son claramente no quirales. Más bien, para uso industrial podría argumentarse que deberíamos impulsar más rápido la vida espejo. Sería más fácil de controlar biológicamente y, al no tener alimento disponible, tendría muchas menos probabilidades de escapar de un laboratorio.
Imagino encontrarme por casualidad con un artículo de noticias del año 2226. Empiezo a leer para ver quién ganó la carrera de la inteligencia artificial entre Google, OpenAI y Anthropic.
Pero descubro que fue Biotic. Ahora es la entidad política más poderosa del sistema solar y sus alrededores, y en 2084 compró Alphabet, OpenAI y Anthropic en un solo día. Los humanos ya no son preferidos, y la reproducción está limitada al mínimo óptimo que garantiza la supervivencia residual de la especie. Para las actividades productivas, Biotic prefiere las biomáquinas. Imaginen drones teniendo descendencia en hora pico de tráfico. Consume más energía, pero no requiere fábricas ni trabajadores. Si se las deja solas, las máquinas se multiplicarían de forma incontrolable en vez de pudrirse como desechos, como antes.
Algunas se agrupan para construir enormes estructuras móviles controladas por una inteligencia colectiva incomprensible. El artículo señala que este evento en realidad ocurrió hace unos 3.500 millones de años, y recomienda suscribirse a la inteligencia colectiva actual.