Se duplica el alfabeto de la vida

A finales de febrero de este año, un grupo de investigadores basados en Japón logró, por primera vez, crear un ADN sintético de ocho letras y prácticamente funcional. Se trataba de una noticia que era fácil de descartar, pues suena complicada y casi dirigida exclusivamente a quienes se mueven dentro de los laboratorios de genética o están obsesionados con la ciencia ficción. (Lea: NASA financia la creación de un ADN con 8 letras llamado “hachimoji”)

A finales de febrero de este año, un grupo de investigadores basados en Japón logró, por primera vez, crear un ADN sintético de ocho letras y prácticamente funcional. Se trataba de una noticia que era fácil de descartar, pues suena complicada y casi dirigida exclusivamente a quienes se mueven dentro de los laboratorios de genética o están obsesionados con la ciencia ficción. (Lea: NASA financia la creación de un ADN con 8 letras llamado “hachimoji”)

Pero la verdad es que se trata de un avance que no deja de sorprender y que no solo podría ayudarnos a entender cómo se da la vida extraterrestre, sino que podría salvarnos de una creciente y silenciosa futura crisis de almacenamiento de datos. Pero vamos por pasos.

Para hablar de un ADN sintético de ocho letras, quizá debemos hacer un repaso de cómo funciona el ADN tradicional: el nuestro, el de cuatro letras, del que estamos hechos y que construye todos los seres vivos que nos rodean.

Si tuviéramos el modelo de un ADN gigante en nuestras manos, estaría construido a partir de nucleótidos. Puede pensar en los nucleótidos como cuatro piezas de lego, con distintas formas, que solo encajan en pares. A la patica del lego encargada de encajar con otras piezas la llamaremos bases nitrogenadas: adenina (A), guanina (G), citosina (C) y timina (T).

Ahora, imaginemos dos columnas largas, construidas a partir de estas piezas de lego, que necesitan unirse para formar una doble hélice (ver imagen). Pero como no todos los legos encajan unos con otros, para unir ambas columnas, es necesario asegurarse de que los bloques siempre se unan de la siguiente manera: A con T y C con G.

Estas cuatro piezas de lego son en realidad el alfabeto que construye la vida. Cada tres letras son un codón, equivalente a una palabra. Un codón es el código que marca un gen y está encargado de representar un aminoácido.

Y si sumamos muchos aminoácidos se crean las proteínas (que se pueden pensar como las frases que hacen un párrafo). Toda la vida que vemos a nuestro alrededor y que existe en la Tierra está formada por las combinaciones posibles de tres letras (o legos) que se pueden hacer a partir de A, T, C, G.

Ahora, lo que hicieron los científicos a principios de este año, liderados por el químico Steven A. Benner, fue diseñar cuatro “piezas de lego” sintéticas y funcionales (Z, P, B, S), potenciando la información que puede almacenar el ADN. Mientras con cuatro letras se pueden hacer 64 combinaciones, o codones, con el ADN Hachimoji (como fue bautizado) se obtienen 512 codones; es decir, ocho veces más combinaciones que con un ADN tradicional.

Steven Benner es una persona perseverante. El químico lleva treinta años investigando cómo crear bases nitrogenadas sintéticas capaces de potenciar el ADN. Su interés por lograrlo, comenta, comenzó en los años 80 y su motivación es más sencilla de lo que uno creería. “Nosotros seguimos un dictamen del físico Richard Feynman que dice: ‘Lo que no puedo crear, no lo entiendo’. Por lo tanto, no puedes decir que entiendes cómo funciona la genética a escala molecular solo porque has leído el famoso documento de los científicos James Watson y Francis Crick, en donde explican la estructura del ADN. Para demostrarlo debes sintetizar un sistema genético propio capaz de producir ADN y ARN, pero en una plataforma molecular diferente”. (Le puede interesar: Orientación sexual: los genes tienen algo nuevo que decir)

Esto fue precisamente lo que hizo el equipo de Benner. En la investigación, publicada en Science y financiada en parte por la NASA, no solo demuestran que fueron capaces de crear un ADN sintético de ocho letras, sino diseñar un ARN y unas encimas sintéticas capaces de leer esta información.

Comprobaron que su sistema funcionaba porque metieron el ADN, el ARN y las enzimas en un tubo de ensayo, junto a una molécula diseñada para brillar fluorescentemente cuando se uniera al ARN. Lo que efectivamente pasó.

El Hachimoji ADN (llamado así porque significa “ocho letras” en japonés) cumple cuatro de los cinco criterios que un sistema necesita para dar vida. Benner los enumera: permite almacenar información, permite que la información sea transferida a otro sistema molecular (un ARN sintético), codifica un genotipo (en este caso la fluorescencia) y puede evolucionar. “El quinto elemento es la autosostenibilidad, lo que significa que el sistema puede salir y encontrar su propio alimento, pero no hemos cumplido con este requisito. Un estudiante debe asistir al sistema constantemente para mantenerlo vivo”, explicó Benner a El Espectador.

Para qué un ADN de ocho letras

Al preguntarle al doctor Benner para qué sirve el ADN Hachimoji en la práctica, el químico prefiere ser conservador. “Ya hemos utilizado fragmentos de ADN Hachimoji en experimentos de evolución de laboratorio para desarrollar moléculas que se unen a las células del cáncer de mama, a las células del cáncer de hígado, a las toxinas del ántrax y que catalizan transformaciones químicas simples”. En otras palabras, para crear nuevas formas de hacer diagnósticos más precisos.

Pero personas que trabajan cerca al tema, y que están pensando en un futuro mucho más lejano, le ven un increíble potencial. “Al analizar cuidadosamente la forma, tamaño y estructura en el ADN Hachimoji, estamos expandiendo nuestra comprensión de los tipos de moléculas que podrían almacenar información en la vida extraterrestre en mundos alienígenas”, le dijo Andrew Ellington, coautor del estudio, al portal de ciencia Gizmodo.

Pero quizá su potencial para almacenar información es lo que deja sin aliento. El ADN, al igual que el código binario con el que funcionan los computadores, almacena información en forma de código. Pero mientras el código binario utiliza combinaciones con 0 y 1 y el ADN tradicional combina cuatro letras (A, T, C, G), el ADN Hachimoji combina ocho (A, T, C, G, Z, P, B y S).

Según explica el periodista Trace Domínguez en su canal de ciencia de Youtube, en nuestro cuerpo hay casi 250 gramos de ADN, y solo un gramo puede llegar a almacenar información equivalente a 455 exabytes (1 exabyte equivale a 10¹⁸ bytes, haga usted la matemática). Es decir, estamos hablando de una capacidad de almacenamiento inimaginable hoy. Ahora, lo malo del ADN, por así decirlo, es que se trata de un material orgánico que, como nuestros cuerpos, está condenado a descomponerse con el tiempo. Pero Domínguez explica que si este material genético se mantiene a temperaturas bajo cero, el ADN y la información que almacena podría mantenerse intacto hasta por 2.000 años. (Acá: Descubren segundo código genético en el ADN)

Ese futuro es lejano, pero no por eso menos cautivador. Pero Benner prefiere irse por el camino de la moderación. “El ADN Hachimoji ciertamente tiene más densidad para almacenar información que el ADN estándar. Sin embargo, al igual que con el ADN natural, la lectura y escritura de información es mucho más lenta que la lectura y escritura de información, por ejemplo, de una USB”, comenta. Lo cierto, es que las nuevas formas sintéticas de ADN se seguirán explorando. Sobre todo ahora que la NASA ha dicho que esta línea de investigación es una de las que más le interesa seguir financiando.

* Este artículo fue modificado de su versión original. La primera versión web, al pasar de impreso y cambiar los códigos de las letras, subió diciendo que 1 exabyte equivale a 1018 bytes. En realidad, y en la versión impresa, se trata de 10¹⁸ bytes.