En el mundo de la biología, existe un interés constante en comprender los secretos más profundos de la vida y cómo los organismos evolucionan para adaptarse a su entorno. Recientemente, se ha realizado un emocionante descubrimiento en el campo de la biología sintética: la creación de una célula mínima diseñada que contiene solo los genes esenciales para la vida. Este avance nos permite explorar los mecanismos y procesos críticos para la persistencia y estabilidad de la vida. En este artículo, te presentaremos los detalles de este fascinante descubrimiento y su impacto en nuestra comprensión de la evolución y la biotecnología.
El organismo más simple: la célula mínima
Para comprender este nuevo descubrimiento, primero debemos entender lo que significa una «célula mínima». La complejidad de un organismo se puede medir por la cantidad de genes que posee en su genoma. Algunos organismos, como ciertas bacterias endosimbióticas, tienen menos de 200 genes esenciales, mientras que los genomas de plantas y animales pueden contener más de 20,000 genes. Una célula mínima es aquella que tiene el número mínimo de genes necesarios para sobrevivir y reproducirse en un ambiente determinado.
El experimento
Los científicos llevaron a cabo un experimento utilizando una bacteria llamada Mycoplasma mycoides. Crearon una célula mínima sintética llamada JCVI-syn3B, que contiene solo un subconjunto de genes presentes en una cepa no mínima llamada JCVI-syn1.0. Redujeron el genoma de 901 a 493 genes, convirtiendo a JCVI-syn3B en el organismo cultivable en laboratorio con el genoma más pequeño conocido.
La evolución de la célula mínima
Ahora viene la parte emocionante. Los científicos querían saber cómo respondería esta célula mínima a las fuerzas de la evolución. ¿Sería capaz de adaptarse y sobrevivir en comparación con la cepa no mínima de la que se derivó? Descubrieron que las tasas de mutación en la célula mínima eran las más altas registradas en bacterias, pero no se vieron afectadas por la minimización del genoma.
Aunque la racionalización del genoma fue costosa y llevó a una disminución de más del 50% en la aptitud inicial de la célula mínima, este déficit se recuperó a lo largo de 2000 generaciones de evolución en el laboratorio. Sorprendentemente, la célula mínima evolucionó un 39% más rápido que la célula no mínima cuando se evaluó el rendimiento en términos de aptitud relativa.
Impacto y futuras aplicaciones
Este descubrimiento tiene implicaciones significativas en varias áreas de la biología. Nos ayuda a comprender cómo los organismos con genomas pequeños superan los desafíos evolutivos y persisten en su entorno. También es relevante para la estabilidad de los endosimbiontes asociados a los hospedadores y el desarrollo de la biotecnología. La minimización del genoma probablemente se convertirá en un enfoque común en la biotecnología, ya que nos permite diseñar organismos con características específicas.
Además, este descubrimiento destaca la importancia de la evolución en el refinamiento biológico. Aunque ahora podemos construir genomas con características deseadas, los procesos evolutivos siguen siendo una herramienta poderosa pero subdesarrollada para mejorar y optimizar sistemas vivos. Combinar la evolución con la biología sintética nos brinda la oportunidad de caracterizar genes, mapear redes reguladoras y mejorar la estabilidad de los sistemas biológicos.
Referencias:
Evolution of a minimal cell: https://doi.org/10.1038/s41586-023-06288-x
