40 Aniversario
Apuntes científicos desde el MIT

Apuntes científicos desde el MIT

Este Blog empezó gracias a una beca para periodistas científicos en el Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT) en Boston, donde pasé un año aprendiendo ciencia con el objetivo de contarla después. Ahora continúa desde Nueva York buscando reflexiones científicas en otras instituciones, laboratorios, conferencias, y conversando con cualquier investigador que se preste a compartir su conocimiento.

Sobre el autor

Pere Estupinya

. Soy químico, bioquímico, y un omnívoro de la ciencia, que ya lleva cierto tiempo contándola como excusa para poder aprenderla.
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Libros

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En esta nueva aventura científica que recorre desde laboratorios y congresos de medicina sexual hasta clubs de sadomasoquismo o de swingers, Pere Estupinyà nos ofrece la obra más original y completa que ningún autor hispanohablante haya escrito nunca sobre la ciencia de la sexualidad humana.

El ladrón de cerebros La ciencia es la aventura más apasionante que puedas emprender.
En El Ladrón de Cerebros, Pere Estupinyà se infiltra en los principales laboratorios y centros de investigación del mundo con el objetivo de robar el conocimiento de los verdaderos héroes del siglo XXI —los científicos— y compartirlo con sus lectores. El Ladrón de Cerebros

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Razones para retrasar el viaje a la Luna

Por: | 29 de enero de 2010

En los próximos días Obama va a anunciar su presupuesto para la NASA, que debe reflejar claramente una de estas dos posturas: “Ok, os doy estos miles de millones más que me pedís y seguid con el plan previsto de enviar humanos a la Luna, como preparación a un futuro viaje tripulado a Marte”, o “¿sabéis qué? posterguemos la ambiciosa aventura un par de décadas”. Todo apunta a los segundo.

Evidentemente hablará de muchos otros aspectos: la retirada del shuttle, retos más “terrestres” que debe afrontar la NASA, cómo sacar partido de una Estación Espacial Internacional que ha costado 100 mil millones de dólares, continuar o no con el desarrollo de los nuevos vehículos espaciales… pero le resultará difícil sortear la gran y directa pregunta: ¿mantenemos el plan Constellation aprobado por Bush para que astronautas estadounidenses pisen la Luna en 2020? ¿o lo paramos? No puede ser ambiguo, porque continuar requiere un aumento presupuestario constante durante los próximos años. A estas alturas, sería sorprendente que dijera “continuemos!".

Obama tiene dos informes sobre su mesa. El de la comisión Augustine le dice que se olvide de ir a Marte si no quiere desembolsar un dineral, que detenga la construcción del cohete Ares 1 y la cápsula Orión, y que deje los viajecitos por órbitas bajas en manos de compañías privadas. El del Panel Consultivo de Seguridad Aeroespacial le aconseja que no ceda a la opción de los servicios comerciales.

En el fondo, detalles. Nosotros, para calentar motores y no alejarnos de la pregunta fundamental ¿Por qué viajar al espacio?, nos hemos fijado en otro informe sin lobbies y de carácter más sociológico elaborado hace unos meses por ingenieros, historiadores y politólogos del grupo de Espacio, Política y Sociedad del MIT, cuyo principal objetivo es analizar los motivos por los que merece la pena (o no) enviar humanos a explorar el espacio.

Objetivos primarios y secundarios

El informe distingue entre objetivos primarios: “aquellos que únicamente se pueden conseguir con la presencia física humana, sus beneficios superan claramente los costes, y compensan poner en riesgo vidas humanas ”. Y secundarios: “los que ciertamente suponen beneficios, pero por si solos no justifican los costes ni el riesgo de una aventura espacial”.

Primarios: Exploración, orgullo nacional, prestigio y liderazgo internacional

Secundarios: Ciencia, desarrollo económico, nuevas tecnologías, y educación e inspiración

Seguro que a algunos os chocará ver ciertos objetivos como secundarios. Comentémoslo. Pero tengamos presente que si hablamos de ciencia y curiosidad por saber qué hay allí fuera, la exploración del espacio con robots y telescopios es mucho más rentable en resultados que la humana. Algo parecido ocurre con el desarrollo tecnológico: se puede lograr invirtiendo directamente sin la excusa de viajar a la Luna. Y a pesar del gran interés que suscita el espacio, en la sociedad actual el efecto en los jóvenes del “estar físicamente allí” no sería de ninguna manera tan inspirador como hace 50 años con el Apollo.

Ciencia, tecnología, desarrollo económico y educación son objetivos secundarios, que sería fantástico conseguirlos de manera indirecta, pero que por si solos no justifican una exploración espacial tan costosa y arriesgada como sería ahora regresar a la Luna e intentar ir a Marte.

La decisión debe estar tomada bajo los objetivos primarios, que sólo pueden conseguirse con la presencia física de seres humanos en el espacio.

El primero, la exploración espacial, representa la esencia de la NASA, y para algunos es una actividad que forma parte de nuestra naturaleza humana. “Está inscrita en nuestro ADN”, se suele decir. El informe del MIT rechaza estos argumentos al no encontrar ninguna evidencia de que los humanos nazcamos con esa necesidad imperiosa de conquistar y explorar nuevos territorios. Para ellos la exploración espacial es muy diferente de otros eventos históricos del pasado, y debe definirse como una expansión de la experiencia humana que nos lleva a diferentes entornos, sitios, y lugares, redefiniendo qué significa ser humano y cuál es nuestro papel en el Universo. Y obviamente esto no se consigue quedándonos atrapados en este planeta.

Respecto al orgullo nacional y el prestigio y liderazgo internacional, el informe concibe la exploración espacial como un símbolo de determinación y poder. Jugó sin duda este papel durante la guerra fría de los Estados Unidos con la Unión Soviética, pero falta ver si todavía mantiene este rol. Para los autores del estudio sí continúa representando un indicador de modernidad que correlaciona la tecnología con la capacidad, y que a los ojos de mucha gente puede indicar quien es la primera potencia del mundo. Puede parecer exagerado, pero… ¿qué es lo que define quién es el número uno? Muchos factores, sin duda. Pero imaginemos por un momento qué impacto podría tener que dentro de unos años, el mundo siguiera evolucionando como hasta ahora, y fuera una nave China la que aterriza en la Luna plantando una bandera mayor que la de EEUU. Cierto que podría solucionarse concibiendo la carrera espacial no como una competición sino como un proyecto de colaboración internacional. Pero sin duda, el liderazgo también es un objetivo primario a considerar por la administración Obama.

Estaremos atentos al desenlace…

Piel - Célula Madre – Corazón - Yamanaka

Por: | 25 de enero de 2010

Mirad este video, son escasos 14 segundos:

Acabáis de ver células cardíacas latiendo en una placa de cultivo.

Pero atención: no son cardiomiocitos normales y corrientes… 6 meses antes de ser grabadas, eran células de la piel!!!

Por favor, no os quedéis indiferentes ante tal transformación. Es un hito verdaderamente impresionante. Si 10 años atrás se lo hubieran contado a mis exprofesores de la facultad de bioquímica hubieran respondido: “Imposible”. Y hace tan sólo 4 años era algo inimaginable salvo para unos poquísimos investigadores convencidos que podían coger células ya adultas, meterles unos genes determinados para reprogramarlas hasta un estado indiferenciado parecido al de las células madre embrionarias, y luego convertirlas en cualquier tipo celular que nos convenga.

Uno de estos científicos era el simpático, recatado y futuro premio Nobel Shin’ya Yamanaka, de cuya conferencia la semana pasada en los Institutos Nacionales de la Salud de EEUU grabé el video que os acabo de mostrar.

Aquí podéis seguir su charla explicando los pasos que le llevaron a ser en 2006 el primer científico en conseguir reprogramar una célula adulta hasta convertirla en una célula madre pluripotencial inducida (iPS), cómo puso a un becario suyo a trabajar en este proyecto tan arriesgado “porque acababa de publicar un Nature y si pasaba 3 años sin obtener resultados no sería tan grave”, y cómo la pista inicial que desencadenó sus investigaciones en células iPS llegó el día que uno de sus técnicos subió al laboratorio para decirle: “varios de tus ratones transgénicos -que Yamanaka utilizaba para estudiar un gen implicado en el metabolismo del colesterol- están embarazadas”. Se quedó unos degundos dubitativo y respondió: “como fisiólogo, puedo advertir que es un fenómeno extraño, porque son todos machos…”

Pero no olvidemos la imagen del fibroblasto transformado en célula cardíaca tras pasar por un estado de iPS. ¿Para qué pensáis que puede servir? La respuesta obvia es: reparar tejido cardíaco dañado del propio paciente, sin problemas de rechazo inmunológico ni requerir incómodas células madre embrionarias. Pero antes de profundizar en esta terapia celular citemos otra aplicación que está cogiendo fuerza en los último meses.

Tests in vitro

Shin’ya Yamanaka mostró la imagen de un paciente necesitado de unos medicamentos que funcionan muy bien, pero que en ocasiones provocan arritmias que pueden llegar a ser letales. No está claro porqué ciertas personas reaccionan peor que otras, pero sin duda existe un componente genético. ¿Qué se puede hacer? Coger una célula de la piel del enfermo, transformarla en célula madre iPS, convertirla luego a cardiomiocito, y testar in vitro cómo afecta cada fármaco al ritmo de su latido.

Todavía en un proceso costoso, pero la utilización de células madre inducidas para generar líneas celulares especiales con las que testar medicamentos o analizar toxicidad se está abriendo camino como una aplicación muy interesante de las iPS.

Cada vez menos lejos de la terapia celular con iPS

Hace año y medio escribíamos un post desde el Whitehead Institute del MIT con Rudolf Jaenish (otro de los principales expertos mundiales en reprogramación de iPS), explicándonos que el problema de estas células era que de los 4 factores que utilizaban para reprogramarlas (Oct3/4, Sox2, Klf4 y c-Myc), el c-Myc era un oncogen que solía provocar tumores en los ratones de laboratorio con que experimentaban. “Veremos qué ocurre en los próximos 2 años”, nos dijo Jaenish en su momento. Pues bien; Yamanaka explicó que, aunque perdiendo un poco de eficiencia, ya se ha conseguido inducir pluripotencia en células iPS sin requerir el c-Myc. De hecho, como detalla este buen artículo, los progresos en reprogramación han sido muchos y muy significativos.

Pero el fantasma de los tumores todavía no ha desaparecido. Yamanaka explicó que el procedimiento de terapia celular que siguen en ratones es: 1- coger células de su piel, 2- reprogramarlas a ese estadio pluripotente similar a las células madre embrionarias, 3- hacer que se multipliquen hasta tener una cantidad suficiente de células, 4- diferenciarlas en –por ejemplo- neuronas, y 5- transferirlas al cerebro de los ratones.

Y lo que al final observan es que, si en las placas de cultivo les quedaban algunas células iPS sin diferenciar (y en mayor o menor grado esto siempre ocurre), cuando son transplantadas al cerebro terminan generando un tipo de tumores llamados teratomas. Conclusión: Las iPS tienen muchísimas más ventajas que las células madre embrionarias, pero todavía existe la gran duda de cuáles serán más seguras. Yamanaka confía que terminarán imponiéndose las iPS, pero deben investigar mucho hasta averiguar cuáles son las mejores células de origen para obtener células iPS humanas, cual es la receta de factores de inducción más segura y eficiente, y obtener métodos fiables de evaluación antes de utilizarlas en terapias.

Puede dar la sensación que se avanza despacio y aparecen nuevos problemas cada vez que se solucionan los viejos. Pero si nos detenemos a pensar dónde estábamos hace 10 años en el campo de las células madre, debemos reconocer que los progresos están siendo vertiginosos. No hay duda que algún día dispondremos de células madre propias para regenerar nuestros tejidos dañados.

¿Adiós a la clonación?

Quien sí ha salido mal parada con la llegada de las células iPS es la clonación.

Las células madre embrionarias eran, y continúan siendo, necesarias con fines de investigación. Pero para ser utilizadas en terapias lo ideal era que tuvieran el mismo material genético que el paciente a tratar, y así evitar cualquier tipo de rechazo inmunológico. Esa era la excusa perfecta para investigar en la clonación por transferencia nuclear: generar un embrión que sea tu clon, y extraer de él las células madre que te van a curar. Esto resulta tremendamente complicado de conseguir con células humanas, además de problemático por motivos éticos. Ahora quedan pocas excusas para perseguir esta técnica, ya que las iPS son una forma mucho más fácil de conseguir casi lo mismo.

¿Significa esto un adiós definitivo a la idea subyacente a la clonación? No del todo. En el 2009 han nacido ratones cuyo origen fue una célula de la piel reprogramada a célula madre iPS. Espectacular. No hace falta que especifiquemos las posibilidades que esto abre, verdad? Sobre todo, teniendo en cuenta lo siguiente…

Turismo en busca de células madre

Mientras los científicos trabajan en sus laboratorios advirtiendo que falta un largo camino por recorrer hasta la llegada de tratamientos seguros, clínicas de China y otros países de regulación laxa están ofreciendo terapias a base de células madre a pacientes desesperados que puedan pagarlos. No es un fenómeno aislado, como explicaba este editorial de Science y un artículo reciente en The Economist. Este último alaba que China ya haya llegado al quinto lugar en publicaciones científicas sobre células madre y empezado estudios clínicos serios con humanos, pero critica duramente que esto coexista con gran cantidad de clínicas ofreciendo tratamientos de dudosa efectividad y elevado riesgo, sin que su gobierno se esfuerce suficiente en controlarlo.

Activo, muy activo el campo de las células madre… esperemos no tardar tanto tiempo en retomarlo.

Lo que le faltaría al LHC…¿Y si el Higgs lo descubren en EEUU?

Por: | 18 de enero de 2010

Lo que os cuento a continuación es cotilleo científico tras conversación desenfadada con amigos físicos que investigan con el Large Hadron Collider (LHC) del CERN.

El LHC situado en Ginebra es –de lejos- el acelerador de partículas más potente que existe en el mundo.

Detrás de él viene su colega/competidor el Tevatrón del Fermilab (EEUU), un acelerador que ha generado grandes resultados pero cuyo cese de operaciones está previsto –en principio- para este 2010. Digo en principio porque se ve que entre el accidente que dejó inoperante durante un año al europeo LHC, y que ahora anda todavía funcionando lejos de su potencia máxima, algunos integrantes del estadounidense Tevatrón están proponiendo alargar su vida útil para ver si consigue robarle al LHC lo que sería el descubrimiento más importante de la física de partículas en los últimos 30 años: descubrir el bosón de Higgs.

Hace un par de años nadie en el Fermilab contaba con ello; el LHC del CERN iba pronto a dejar obsoleto a su Tevatrón. Pero ahora mantienen un atisbo de esperanza. Y en el accidentado LHC se ve algunos andan un poquito recelosos... No es para menos; descubrir el bosón de Higgs (o confirmar su inexistencia) es el principal objetivo de la primera etapa de “el mayor experimento científico de toda la historia”. Sólo les faltaría que se les avanzaran desde EEUU… ¿es eso posible? Muy difícil, pero no descabellado. Vayamos por partes.

¿Qué es el bosón de Higgs?

Es la pieza fundamental que falta para encajar el modelo estándar de la física de partículas. Me explico: Desde hace decenas de años los físicos han ido encontrando y caracterizando todas las partículas fundamentales que existen (quarks, electrones, gluones, muones…), y formulando las leyes que rigen sus propiedades y comportamiento. Todo esto constituye un modelo estándar que les encaja muy bien, salvo en un ligero detalle: según sus ecuaciones estas partículas… no tienen masa! ¿Cómo? Si; el modelo estándar tal y como se encuetra en estos momentos no puede explicar ni la gravitación ni por qué algunas partículas poseen masa (como el electrón o un quark) y otras no (un fotón).

Bueno… sí puede explicarlo, siempre y cuando exista una partícula hipotética llamada bosón de Higgs que sería la responsable de dar masa al resto de partículas. Así casaría todo (o casi). El bosón de Higgs no ha sido detectado experimentalmente todavía, pero el modelo estándar lo predice, y todo apunta que cuando el LHC sea capaz de rastrear la región de energías en la que se supone se halla el bosón de Higgs, lo encontrará.

Y si no lo hace… modelo estándar a la basura.

¿Podría encontrarlo antes el Tevatrón?

El bosón de Higgs no se ha detectado todavía porque es muy “escurridizo” (la probabilidad de generar en colisiones las reacciones para producirlo es muy baja), y los aceleradores de partículas no han podido todavía “hilar tan fino”.

Ciertos experimentos en el CERN determinaron que su masa debe ser superior a 114 GeV/c2, y según cálculos de efectos cuánticos no puede superar los 185 GeV/c2. En algún lugar dentro de este margen se debería encontrar el bosón de Higgs. Bueno… no en cualquier lugar, pues el pasado marzo científicos del Fermilab analizaron una sección de este espectro y concluyeron que entre 160 y 170 GeV/c2, no hay rastro del bosón de Higgs. Culito prieto para el CERN… porque sin duda los estadounidenses siguen rastreando otras zonas.

¿Qué gran ventaja tiene el LHC? Que el Tevatrón del Fermilab no posee potencia suficiente para rastrear la mayor parte del espectro donde en teoría se encuentra el Bosón de Higgs. Y sin embargo, cuando el LHC termine del todo su reparación (aún quedan bastantes empalmes eléctricos entre imanes por remendar) y funcione a mayor capacidad, sí llegará sin problema a este mínimo de 114 GeV/c2.

A ver… las apuestas continúan muy a favor del LHC, pero se rumorea que en Ginebra no quieren perder mucho más tiempo, y que en Chicago quizás alargan la vida del Tevatrón por si acaso… hay varios premios Nobel, reputación y mucho prestigio en juego.

De todas maneras, lo que no puede conseguir el Tevatrón es demostrar que el bosón de Higgs no existe –que sería una noticia todavía más rompedora que su descubrimiento- . Esto sí puede hacerlo el LHC, si tras rastrear todo el espectro donde en teoría se encuentra el Higgs, no da con él. Porque si existe, debe aparecer de todas, todas. Y si no , hecatombe: el modelo estándar con el que los físicos llevan trabajando 50 años es imperfecto (y en ciencias exactas esto equivale a equivocado). Los físicos teóricos habrían estado jugando con el modelo estándar satisfechos porque les explicaba una enorme cantidad de fenómenos, pero haciendo oídos sordos a una pequeña incongruencia de menospreciable importancia como que no explica por qué las partículas tienen masa. En principio todos esperan y desean que el Higgs aparezca en los próximos años y confirme el modelo estándar, pero algunos reconocen que les alegraría incluso más que todo cayera por tierra y viviéramos una nueva gran revolución en el mundo de la física. Así la aventura se haría más interesante, y quizás podrían pedir financiación para más juguetitos con los que continuar el reto de descubrir la naturaleza más íntima de la materia.

En bici y tragando humo por la ciudad

Por: | 15 de enero de 2010

Me dijeron “si está en Barcelona deberías conocer a Audrey de Nazelle”, una investigadora postdoc francesa que trabaja en el centro Centro de Investigación en Epidemiología Ambiental (CREAL), estudiando los pros y contras de los diferentes sistemas de transporte urbano, y analizando los impactos en la salud de desplazarse en bicicleta, en coche, o hacer actividad física en una ciudad contaminada”.

Quedamos ayer en el barrio del Born frente al “El Rosal”, y me apareció… en bicicleta!

Pere: “¿Pero tu no investigabas si alguien que va en bicicleta inhala más contaminación que alguien dentro de un coche?”

Audrey: “Sí, pero no te confundas: teniendo en cuenta todos los factores, el beneficio para la salud de caminar o ir en bici es muchísimo mayor –de lejos- que moverte en coche, a pesar de que al incrementar la actividad física puedas –y eso estamos analizando- terminar inhalando un poco más de polución”

Pere: Entonces lo de hacer footing en la ciudad…

Audrey: Depende por donde… Quizás la gente no lo sepa, pero la concentración de partículas y gases al lado de la calzada es bastante mayor –fluctúa por varios factores, claro- a cuando te separas 15 metros de ella. Y no digamos en un parque! De nuevo, correr al lado de la Diagonal o Gran Vía es mejor que quedarse sentado en casa, pero es muchísimo más sano hacerlo por el paseo marítimo, por ejemplo.

Pere: Con la bici pasa lo mismo…

Audrey: Claro, y esto es importante para políticas de movilidad urbana: lo ideal sería que los carriles bicis estuvieran separados de las calles con coches. Que hubiera rutas para vehículos a motor, y otras vías independientes donde las personas pudieran desplazarse con fluidez a pie o en bici. Resulta obvio para eliminar accidentes, pero también por muchos otros aspectos de salud pública.

Pere: Suena utópico…

Audrey: no lo es en absoluto. Desde hace varios años las ciudades están ganando terreno a los coches. La tendencia es a que prácticamente desaparezcan de sus centros. Es que… cada vez tiene menos sentido! Bajar el tráfico de las ciudades es básico, y la voluntad política va en este sentido. Nuestro trabajo tiene como objetivo analizar todos los factores de manera objetiva y sacar conclusiones que sirvan para gestionar mejor la movilidad urbana.

Pere: ¿Qué miráis?

Audrey: Casi todo! Se han hecho muchos estudios aislados analizando factores por separado, pero este programa europeo que coordinamos desde el CREAL y engloba Barcelona, París, Copenhague, Basel, Varsovia y Praga es el primero en intentar analizar la situación desde una perspectiva global, y teniendo en cuenta tanto ventajas como inconvenientes de cada medio. Por ejemplo, ahora estoy trabajando en un estudio en el que analizaremos marcadores de salud (función pulmonar, cardiovascular y análisis de sangre) de gente que hace un mismo trayecto en coche, a pie, en bici o autobús, y también la diferencia entre hacer una misma distancia en bici por un ambiente más o menos contaminado. Pero también analizamos riesgos de accidente, exposición a ruido, exposición a rayos UV, capital humano, dieta...

Pere: Dieta? Audrey: Sí, algunos estudios han observado que las personas que empiezan a hacer actividad física también siguen una dieta mas saludable. Podría ser que un hábito indujera a otro. TAPAS (Transportation, Air Pollution and Physical Activities) es el primer estudio que lo mira todo junto a una escala tan ambiciosa, comprendiendo un análisis tan amplio y exhaustivo.

Pere: Porque… cuando hablas de contaminación ¿a qué te refieres?

Audrey: El principal problema en una ciudad como Barcelona son las partículas que emiten los coches, tanto por su pequeño tamaño y penetración en los pulmones, como por ciertos metales o compuestos orgánicos que llevan asociados. No queremos exagerar; no hace falta para la gente sana ir por la calle con una mascarilla, el problema es sobre todo para ancianos o enfermos, pero día a día la polución se va acumulando y en ciudades muy contaminadas como esta…

Pere: ¿Barcelona está muy contaminada?

Audrey: De las que más en Europa. Por su situación geográfica, por la alta densidad de tráfico, y porque hayn muchos motores diesel que emiten más partículas y más finas que penetran más hondo en los pulmones… pero te explicaba que la polución se ha asociado claramente a enfermedades pulmonares, cardiovasculares, y detrimento de la salud en general. Investigadores del CREAL publicaron un estudio el año pasado en el cual vieron que bajar la concentración de partículas en Barcelona al nivel recomendado por la OMS salvaría la vida a 3500 personas por año, además de bajar ingresos hospitalarios por causas cardiorrespiratorias (1800 casos), y disminuir otros casos de enfermedades respiratorias (90000 casos).Vamos a ver qué dice la investigación TAPAS, pero todos los indicios son a que las ciudades se deberán ir librando poco a poco de los coches. Y lo mejor será empezar creando vías exclusivas para tráfico no motorizado. En muchos sitios se está haciendo, y no es ningún problema. Al contrario, la gente sigue satisfecha estas medidas.

Pere: se te ve muy convencida…

Audrey: Yo hice mi doctorado en EEUU, en la Universidad de North Carolina. Allí todo el mundo va en coche. Esto no tiene ningún sentido, es una locura! Pero incluso aquí en Europa, dentro de algunas décadas la gente se sorprenderá de cómo era el tráfico urbano en nuestras ciudades a principios del siglo XXI. Es una transformación lógica y necesaria… inevitable diría yo! Y este estudio que estamos realizando pretende dar información científica a los gobernantes como herramientas para decidir cuál es la mejor manera de mejorar la movilidad urbana y la calidad de vida en la ciudad.

Biología sintética, y la complicada vida del M pneumoniae

Por: | 09 de enero de 2010

Permitidme que os explique porqué merece la pena prestar unas líneas de atención a una de las bacterias de vida libre más simples que existen; una pelotita de 2 micras rellena de una maraña de proteínas y escasos 689 genes flotando por su interior, envueltos por una membrana lipídica que no llega ni a pared celular, sin siquiera orgánulos celulares, y contando sólo con un citoesqueleto muy básico que da forma a una bola central donde está esparcido el ADN y a un apéndice con el que se desplaza por las células de tus pulmones, se engancha a ellas, y les roba aminoácidos, lípidos, y glucosa hasta matarlas. Total, dicha glucosa que también capta del medio es en gran parte desaprovechada, pues por no tener no tiene ni un ciclo de Krebs completo; su metabolismo no pasa del ácido láctico y consigue entre unos míseros 2 y 4 ATP’s por molécula de azúcar. El Mycoplasma pneumoniae es un organismo tremendamente básico: unos pocos genes y complejos proteicos con lo mínimo para poder replicarse y dividirse.

Pero justo vale la pena no menospreciarlo, porque de simple no tiene un flagelo.

“Nosotros queríamos tener por primera vez un modelo matemático que permitiera explicar un ser vivo; tener la bacteria replicándose y dividiéndose en el ordenador. Esa era la idea original, y seguimos con ella, pero pensábamos que iba a ser más fácil”, explica el investigador Luis Serrano , director del grupo que pocas semanas atrás publicó 3 artículos en el mismo número de la revista Science (1 , 2 , 3 ), y a quien aprovechando mis vacaciones navideñas visité en su despacho del científicamente impresionante Parc de Recerca Biomèdica de Barcelona (PRBB).

“Esperábamos que iba a ser muy sencillo. Una bacteria normal tiene unas 400 proteínas que regulan la expresión de otras proteínas, y el micoplasma tiene como mucho 10. Otras bacterias tienen 50 sistemas que le permiten comunicarse con el mundo exterior mediante traducción de señales, mientras que micoplasma sólo tiene una quinasa y una fosfatasa. A pesar de que parece muy simple, tiene respuestas muy complejas a las perturbaciones exteriores”, prosigue Luís.

¿Y qué? podéis pensar. Mucho. Los científicos eligen un organismo sencillísimo como el M pneumoniae para intentar comprender de manera global el funcionamiento más básico de una célula, y se dan cuenta que la vida es todavía mucho más compleja de lo que pensaban. Esto tiene consecuencias en el naciente campo de la biología sintética, pero vayamos por partes. Analicemos primero los tres niveles en que los investigadores han detectado un inesperadamente alto nivel de complejidad:

El transcriptoma son las señales completas que regulan la expresión de los genes en la bacteria; quien decide qué genes se activan y cuándo. Lo que el grupo de Luis Serrano ha descubierto es que cuando cambian las condiciones del medio, genes específicos del M. Pneumoniae cambian su expresión de manera muy sofisticada para adaptarse a la nueva situación. Y eso no tienen manera de explicarlo con los poquísimos factores de transcripción conocidos con que cuenta la bacteria.

El metaboloma son todas las reacciones químicas del interior celular destinadas a generar energía. De nuevo, los investigadores han observado una versatilidad que no esperaban, similar al metabolismo de organismos más sofisticados.

Y en el estudio del proteoma han empezado a encontrar interacciones entre proteínas que en principio no deberían tener nada que ver entre sí, sugiriendo que las comunicaciones internas dentro de la célula son mucho más elaboradas de lo previsto.

En definitiva: “habiendo en el pasado utilizado organismos más complejos para estudiar los mecanismos de regulación celular, quizás no nos dimos cuenta que a un nivel inferior puede haber mecanismos mucho más básicos que todavía desconocemos”, dice Luis, sugiriendo que entender cómo funciona una célula en detalle puede llegar a ser mucho más difícil de lo que se imaginaban.

Y esto, en un momento en que uno de los grandes retos de la biología es diseñar organismos vivos en el laboratorio, tiene implicaciones.

Biologia Sintética

Ayer recuperé la grabación de mi visita en el MIT a Drew Endy , uno de los principales expertos en biología sintética, y recuperé un fragmento no utilizado de la entrevista:

“La biología es una ciencia, pero también puede ser vista como una tecnología; la naturaleza está construyendo cosas constantemente. Lo que queremos en el departamento de ingeniería biológica del MIT es aprender a hacer lo que hacen otros departamentos de ingeniería, pero con elementos biológicos. ¿Qué hace un estudiante de ingeniería eléctrica? Aprende unas leyes básicas, diseña unos circuitos, construye un ordenador con la forma y características que quiere (más grande, más pequeño, más ligero, más resistente…), y programa un software para que ejecute lo que ellos desean. Nosotros pretendemos conseguir algo parecido con organismos vivos: construir por ejemplo un microorganismo que resista ciertas condiciones en un fermentador, o sea diminuto como para poder penetrar en el interior de una célula, y luego contenga una secuencia genética diseñada por nosotros para que una vez allí, haga lo que nos convenga”.

Este objetivo final de la biología sintética es compartido por todos los científicos e ingenieros trabajando en el tema, pero como disciplina que está empezando, existen todavía diferentes aproximaciones. Algunos como Drew Endy son más partidarios de construir partes de novo, diseñadas de manera estandarizada para construir organismos más sencillos y libres del caos que encontramos en los seres vivos. De alguna manera Endy quiere construir el equivalente molecular a herramientas como tuercas, tornillos o chips con los que sea fácil hacer ingeniería biológica porque los has analizado, comprendes perfectamente su funcionamiento, y sabes cómo se van a comportar cuando los pones juntos. Luis Serrano, sin embargo, prefiere no menospreciar 4.000 millones de años de evolución y aprovechar la robustez que han acumulado ciertos organismos. Su enfoque es más bien partir de una célula con las condiciones que nos puedan interesar, modificarla hasta conseguir cierta características, e ir avanzando de momento a base de prueba y error como se ha hecho en los inicios de la mayoría de tecnologías. Quizás algún día conozcamos tan bien el funcionamiento de una célula como para diseñar sobre el papel su funcionamiento, y entonces tendrá más sentido una aproximación desde la ingeniería convencional como la de Endy, pero la complejidad manifiesta del Mycoplasma pneumoniae nos indica que esto no va a ser nada fácil.

La duda a largo plazo, en el fondo, es si el concepto de ingeniería que funciona en la construcción de coches u ordenadores funcionará en la síntesis de organismos vivos.

¿Podrán algún día los ingenieros biológicos diseñar y construir un organismo vivo de manera parecida a cómo los ingenieros mecánicos diseñan y construyen un coche?

La pregunta es intelectualmente sobrecogedora. Pero en realidad, a corto plazo y nivel práctico no es tan relevante. De lo que no hay duda alguna es que pronto seremos capaces de modificar seres vivos ya existentes a una escala muy superior a la ingeniería genética convencional. Diseñaremos nuevo ADN sintético, nuevas rutas metabólicas, nuevas estructuras, y funciones completamente insólitas en microorganismos inexistentes hasta el momento, creados para ser utilizados en medicina, energía, medioambiente, diseño, industria, alimentación, o bioterrorismo.

Cierto que la biología sintética todavía está asentando sus cimientos, pero el ritmo al que avanza es vertiginoso y nos acerca a una manipulación de la vida sin precedentes. Merece la pena ir siguiéndole la pista.

El País

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