Antes de explicar de dónde viene la Biología Sintética veamos de qué se trata. Se conoce como Biología Sintética o Ingeniería de Sistemas Biológicos, al diseño y construcción de nuevos componentes, dispositivos o sistemas biológicos, así como al rediseño de sistemas biológicos existentes. Dicho así, parecería que la vida se reduce a la suma de ‘componentes, dispositivos y sistemas’. Reducir la vida al funcionamiento coordinado de maquinarias moleculares que se guían por un manual de instrucciones escrito en un abecedario de cuatro letras (el código genético), es muy conveniente y atractivo para los biólogos moleculares y para los que buscan mercantilizarlo todo. Si este reduccionismo funciona, entonces podríamos reescribir los manuales de instrucciones (los genomas), ensamblar nuevas maquinarias moleculares, coordinarlas a nuestro antojo y eureka, ¡inventar nuevas formas de vida que hagan lo que queremos y que además sean una invención que podamos patentar! De esto se trata la Biología Sintética, su objetivo tecnológico es generar entidades biológicas (fundamentalmente microorganismos) que cumplan funciones que no se encuentran en la naturaleza o que simulen procesos naturales a escala industrial. El objetivo económico, al cual se supedita el tecnológico, es patentar procesos biológicos.

Pero la vida, los organismos vivos y en su versión más simplificada la célula, no se restringen al resultado predecible de una sumatoria de mecanismos dirigidos por las instrucciones de los genomas. Las entidades biológicas interactúan entre sí y con su medio, y si bien el nivel molecular es fundamental, los demás niveles de organización e interacción también lo son¹. Más aún, los genomas también son moldeados por el contexto en que se desarrolla la vida. Por esto no es posible predecir completamente la performance de un organismo vivo y menos aún la de un organismo cuya información genética ha sido manipulada o sintetizada ‘de novo’. El determinismo reduccionista ayuda a entender, pero no explica la vida. Sin embargo, los desarrolladores de la Biología Sintética parados en este paradigma autoproclaman la infalibilidad de sus desarrollos biotecnológicos y nos exponen a todos a las consecuencias no previstas de sus ‘invenciones’.

Actualmente los principales desarrollos de la Biología Sintética se vinculan a la producción de biocombustibles, polímeros, enzimas, fármacos y otros productos químicos y sustitutos de sustancias naturales de alto valor de uso común en la industria alimenticia, farmacéutica y cosmética (vainilla, estevia, azafrán, sándalo, opiáceos, entre otros) por medio de microorganismos biosintéticos. Existen también inversiones en el desarrollo de plantas capaces de fijar nitrógeno o que fijen carbono de forma más eficiente. Detrás de estos desarrollos están grandes conglomerados económicos y grupos de interés que ejercen presión para posicionar a esta tecnología como indispensable para el desarrollo y para aportar soluciones a la crisis climática².

Convergencia de tecnologías

Como tecnología, la Biología Sintética surge de la convergencia de avances en campos como la biología molecular, computación e ingeniería. En particular el desarrollo de dos grupos de tecnologías la han impulsado: el secuenciamiento de próxima generación y las tecnologías de síntesis de ADN. Las primeras permiten ‘leer’ con mayor eficiencia la información genética contenida en los seres vivos que conformamos la biósfera y las segundas permiten usar esa información y ‘reescribirla’ dando origen a dispositivos biológicos en teoría funcionales. Esto último es el objetivo principal de la Biología Sintética.

El secuenciamiento de próxima generación hace referencia a técnicas cada vez más rápidas, precisas y baratas en la lectura de secuencias genómicas³, lo que ha dado lugar a la llamada era de la megagenómica en la que se secuencian (o leen) unas 15 peta bases (10¹⁵ o mil millones de megas) por año a nivel mundial. Esta enorme generación de información se deposita en bancos de datos que contienen secuencias de ADN de todo tipo de organismos. En paralelo, el desarrollo de la bioinformática permite obtener información de estas bases de datos con lo que se identifican y analizan secuencias que luego pueden manipularse y utilizarse para el diseño de secuencias genéticas que codifiquen determinadas funciones a expresarse en determinado contexto biológico.

Las tecnologías de síntesis de ADN permiten transformar los diseños hipotéticos elaborados a partir del análisis de secuencias, en dispositivos génicos concretos que pueden ser testeados y eventualmente utilizados para crear o manipular sistemas biológicos. Ya en la década de 1960 surgieron los primeros intentos de sintetizar genes⁴ por métodos químicos a partir de nucleótidos (sus unidades constitutivas). Sin embargo, pasaron varias décadas para desarrollar la capacidad de sintetizar oligonucleótidos (secuencias cortas de ADN) de forma rápida y barata con buenos grados de fidelidad, y ensamblarlos en genes, grupos de genes e incluso genomas completos mediante métodos de síntesis de genes. En el año 2003 se publicó el primer trabajo que daba cuenta de la síntesis de un genoma completo de un bacteriófago desarrollado por el grupo de Craig Venter en el Institute for Biological Energy Alternatives de EEUU. En 2010 este grupo obtuvo la primera célula controlada por un genoma sintético.

El principal escollo tecnológico de la Biología Sintética es lograr que los dispositivos génicos que crea funcionen en los organismos en que los que son introducidos. Esto es que, una vez diseñados, ensamblados e integrados al genoma de un organismo, produzcan el efecto deseado. El proceso por el cual se generan y evalúan funcionalmente este tipo de organismos constituye un ciclo de ensayo y error que intenta ajustar el diseño y la producción de los dispositivos génicos sintéticos para que cumplan los objetivos para los que fueron diseñados, lo cual no siempre se logra. Esto muestra lo empírico del procedimiento y la imposibilidad de prever completamente el desempeño que tendrá un organismo manipulado mediante biología sintética.

Productos ‘naturales’ biosintéticos

Una rama de la Biología Sintética en la que hay varias empresas que detentan patentes de propiedad intelectual, es la vinculada a la producción de sustitutos de sustancias naturales. Actualmente hay iniciativas para que más de 384 ingredientes activos naturales, en su mayoría producidos por plantas, sean producidos por levaduras, algas y otros microorganismos manipulados mediante biología sintética. Para hacer crecer a estos organismos, las fuentes de carbono utilizadas provienen fundamentalmente de cultivos de caña de azúcar o maíz. De comenzar a producirse ingredientes activos derivados del cacao, el anís, la vainilla, el azafrán, el babasú, la menta, el sándalo, el ginseng, la estevia y otros, por medio de organismos manipulados por biología sintética, se reduciría el área de estos cultivos en su mayoría mantenida por campesinos y agricultores familiares afectando sus medios de subsistencia. Impulsaría además la demanda de cultivos industriales como la caña de azúcar y el maíz estimulando procesos de concentración y homogenización de la producción agrícola.

Un caso de estudio de la Red TECLA sobre la estevia⁵ muestra algunas aristas de esta problemática. El ka’a he’é en su denominación guaraní o estevia, es una planta originaria de la región nororiental de Paraguay y del Mato Grosso de Brasil. Los pueblos guaraníes paí tavyterá y kaiowá la han usado por siglos por sus propiedades edulcorantes y medicinales. Su dulzor reside en los glucósidos de esteviol que se encuentran en alta concentración en sus hojas. Varias empresas se han embarcado en la generación de levaduras biosintéticas capaces de producir estos glucósidos. Todas ellas detentan patentes por el desarrollo de estas levaduras. Dado que los glucósidos serán producidos por levaduras en tanques de fermentación, la expectativa empresarial es venderlos como productos naturales. Así, productos obtenidos mediante la aplicación de la biología sintética podrían incorporarse al mercado de los productos naturales desplazando el cultivo de la estevia realizado por campesinos de regiones tropicales tanto en América como en Asia y África.

- Pablo Galeano, REDES-AT, Uruguay, Red TECLA.