(O como explicar la
noticia a mi madre de 84 años)

Se ha hecho pública la noticia de que se ha construido el primer cromosoma sintético de un organismos
eucariota. Están todos muy emocionados y dicen que esto es muy importante,
pero mi madre no entiende nada.

¿Qué es un organismo
eucariota?. Según cómo sea las células de un ser vivo, los podemos
clasificar en dos tipos: los procariotas,
que son células muy simples que carecen de núcleo y de orgánulos rodeados de
membrana, al que pertenecen las bacterias; y los eucariotas o células con un núcleo bien diferenciado y mucho más
complejas, al que pertenecen las algas, los hongos, las plantas y los animales.
Tú mismo eres un eucariota formado por millones de células. Otro eucariota muy
sencillo formado por una sola célula es la levadura
del pan, que también se utiliza para fabricar el vino y la cerveza, y que se
llama Saccharomyces cerevisiae. Estos
experimentos del cromosoma sintético los han hecho con esta levadura.

Células de levadura Saccharomyces cerevisiae al micropscopio electrónico de barrido (SEM).

¿Qué es un
cromosoma?. Todas las células tienen en su interior el ADN, que es la molécula donde está escondida en forma de un código “secreto”
de letras la información genética que controla el funcionamiento de la célula.
Es la información que se hereda y que transmitimos a nuestros descendientes.
Esa información está repartida en trocitos de ADN que se denominan genes. En
las células eucariotas, el ADN está en el núcleo. Esas moléculas de ADN son muy
largas y son como una madeja o maraña de hilos que se enrollan y se organizan
en lo que se denomina cromosoma.
Cada ser vivo tiene un número determinado de cromosomas en sus células.
Nuestras células, por ejemplo, tienen 23 cromosomas, y la levadura Saccharomyces cerevisiae tiene un total
de 16 cromosomas.

¿Y en qué consiste el
experimento que han hecho con la levadura?. Pues le han quitado uno de sus
cromosomas y se lo han sustituido por otro
nuevo, que han fabricado artificialmente en el laboratorio. En concreto, de
los 16 cromosomas que tiene la levadura, le
han cambiado el cromosoma nº 3. Esto parece muy fácil, pero han tardado más
de siete años, han colaborado 16 laboratorios y más de 50 estudiantes.

Building the Ultimate Yeast Genome. E. Pennisi. Science 28 March 2014: 1426–1429.

Ese cromosoma
artificial, ¿es igualito al natural, al que ya tenía la levadura?. No, este
nuevo cromosoma artificial que han fabricado en el laboratorio es más pequeñito: si el cromosoma
natural tenía un total de 316.667 letras, el artificial tiene 272.871, cerca de
50.000 cambios!. Le han quitado algunos trocitos que no tienen interés o que
pueden dar problemas (trozos sin información importante o que se pueden “mover”
de un sitio a otro del cromosoma), y además le han añadido otros para que
funcione mejor el cromosoma y para poderlo diferenciar fácilmente del natural.

¿Por qué tanta
emoción, si parece tan sencillo?. Pues porque es la primera vez que se consigue en un organismo eucariota. Los
investigadores no sabían si al cambiarle de cromosoma, la levadura iba a
funcionar igual y parece que sí: la levadura con su nuevo cromosoma fabricado
en el laboratorio crece igualito o muy parecido a la levadura normal. Es decir,
que la levadura tolera bien ese cromosoma artificial. Algo parecido ya lo
habían hecho hace años con una bacteria, con un procariota, pero es más fácil,
solo tienen un cromosoma y mucho más pequeñito. Esta vez ha sido con un
cromosoma mucho más grande y en una célula mucho más compleja, la levadura.

Y esto, ¿para qué
sirve, hijo mío?. (Esta es la pregunta que siempre me hace mi madre!). Si
conseguimos hacerlo con los 16 cromosomas, podemos reinventar o rediseñar una levadura para que produzca lo
que nosotros queramos. Imagínate que hagamos una levadura “sintética” que
produzca más y mejor cerveza, o medicamentos, biocombustibles, nuevos antibióticos,
… las posibilidades son infinitas. En el futuro, podremos hacer una levadura “a la carta”. Además,
podemos manipular completamente su genoma y nos puede ayudar a entender cómo funciona exactamente un
genoma, cómo se controla una célula, algo que todavía hoy en día no somos
capaces de entender.

Algunos periódicos
dicen que esto es vida artificial, ¿es cierto?. Estamos todavía muy lejos
de la vida artificial. Todavía no somos capaces de a partir de elementos
sencillos (carbono, nitrógeno, fósforo, oxígeno, …) sintetizar una célula
completa. Lo que se ha hecho es sintetizar un cromosoma y metérselo a una
célula ya existente. Esto no es crear
vida artificial, aunque sea un gran avance.

¿Y ya está, el
proyecto se acaba aquí?. No, el proyecto pretende crear un genoma completo sintético de la levadura. Se ha denominado
proyecto Sc2.0,  Sc
es por Saccharomyces cerevisiae y
el 2.0 hace referencia a la versión 2 de un nuevo ser vivo. Esto que acaban de publicar ahora es solo el comienzo. De momento han conseguido
sintetizar uno de los 16 cromosomas de la levadura. Otros cuatro están a punto
de completarse, siete se han comenzado a diseñar y con los otros cuatro
restantes todavía ni han comenzado. Es un proyecto muy ambicioso y apasionante
en el que participan grupos de investigación de EE.UU., China, Reino Unido,
Australia, Singapur, Francia y Alemania.

Total Synthesis of a Functional Designer Eukaryotic
Chromosome. Annaluru, N., et al. Science. March 27, 2014

DOI: 10.1126/science.1249252