Ciencia y salud

Por José Antonio Lozano Teruel

La vida son 400 genes

Joubert expuso lúcidamente que "On a besoin pour vivre de peu de vie; il en faut beaucoup pour agit", cuya traducción libre podría ser la de "Para vivir basta un poco de vida; para hacer algo de provecho se necesita mucho más". Nosotros vamos a permitirnos aprovechar esta colaboración en el contexto literal de la frase para intentar buscar el significado biológico de la primera parte de la aseveración anterior.

¿Cuáles son los componentes moleculares y los requerimientos mínimos que se necesitan para que exista vida?. En caso de conocerlos, ¿podremos crear vida en el laboratorio, a partir de materia inanimada?. Todos sabemos hoy día que los genes son los responsables portadores de la información que, una vez expresada en forma de las diversas moléculas y estructuras, mediante complejísimos sistemas de regulaciones biológicas, dan lugar a ese proceso maravilloso que denominamos vida, con el que abarcamos desde seres tan evolucionados y complicados como el hombre, hasta las formas más elementales vivas como pueden ser ciertos microorganismos. Esas diferencias se reflejan no solo cualitativa, sino cuantitativamente. Entonces, ¿cuál es el número mínimo de genes necesarios para mantener la viabilidad de un sistema vivo?.

MICOPLASMA. Los humanos poseemos un número de genes considerable, aunque todavía no bien determinado, posiblemente unos 50.000. Una bacteria, como Escherichia coli, que es un organismo vivo sencillo, posee unos 3.000 genes. Los virus también poseen genes (a veces, hasta centenares de ellos) y proteínas, pero no se consideran organismos vivos, ya que para clasificarlos como tales se han de cumplir dos requisitos: poder vivir libres en la naturaleza y ser capaces de autorreplicarse (perpetuarse) por sí mismos. Es bien sabido que los virus solo se replican, es decir, presentan actividad biológica, cuando invaden a otras células bacterianas, vegetales o animales y utilizan algunos de sus recursos metabólicos.

Para buscar los organismos vivos más sencillos hemos de acudir a los Micoplasmas, un género que es parte del grupo de eubacterias denominado Mollicutes, que pueden cambiar de forma (pleomorfismo), ya que carecen de pared celular, que es sustituida por una membrana con tres capas lipoproteicas que contienen esteroles. Ello les hace resistentes a los antibióticos que, como la penicilina, inhiben la síntesis de la pared celular. Los micoplasmas son parásitos de las mucosas y producen enfermedades en las personas y algunos animales domésticos. La neumonía se puede ocasionar por el Mycoplasma pneumoniae y otras diversas infecciones urinarias por el Mycoplasma genitalium. Su tamaño es pequeño, desde 125 a 250 nanómetros (un nanómetro es la millonésima parte de un milímetro) y su genoma, en ocasiones, no llega a duplicar al de los mayores virus conocidos. En cualquier caso los micoplasmas pueden replicarse perfectamente, por sí solos, en las condiciones adecuadas del laboratorio, siendo, pues, las formas más elementales vivas conocidas.

MÍNIMOS. Diversos grupos de Investigación, estos últimos años, han abordado el problema del conocimiento, en diversos organismos, del genoma mínimo que sería necesario para el crecimiento celular y la división. En levaduras se ha evaluado en un porcentaje próximo al 12% de su genoma total y en la bacteria Bacillus subtilis en una longitud de 562 kilobases (una base es una de las 4 letras cuya secuencia se corresponde a las moléculas de ADN). Por otra parte, conforme el Proyecto Genoma va consiguiendo conocer las secuencias completas de diferentes organismos, se han comparado las ya obtenidas, en el supuesto de que los genes que se conservan a través de las grandes distancias filogenéticas son precisamente los más esenciales. De acuerdo con ello, se han llegado a proponer a 256 genes como los mínimos necesarios para que sea posible la vida.

Recientemente se dio a conocer en la revista Science, el resultado de una Investigación realizada por ocho científicos americanos, pertenecientes a dos instituciones. Entre ellos se encuentra J. Craig Venter, quien es el motor conductor del rápido desarrollo del Proyecto Genoma Humano en la iniciativa privada liderada por la compañía Celera Genomics. En esta Investigación los genomas de partida han sido dos previamente conocidos y secuenciados totalmente, que se corresponden al Mycoplasma pneumoniae y al Mycoplasma genitalis. El primero posee un tamaño de 816 kilobases y algo más de 700 genes, mientras que el Mycoplama genitalis, con 580 kilobases es el organismo vivo más simple conocido. Posee un total de 517 genes de los cuales 480 codifican la obtención de las correspondientes proteínas y el resto, es decir, 37 genes, son codificantes de moléculas de ARN.

TRANSPOSONES. La técnica de genética molecular usada para conocer los mínimos genes vitales es compleja experimentalmente, pero fácil de entender conceptualmente. La podemos denominar como mutagénesis global de transposones y consiste en usar transposones, que son porciones específicas de material genético, para anular e inutilizar a los diferentes genes de un genoma. Tras cada anulación de un gen individual, en cada caso se estudia si el organismo sigue siendo viable (ello significa que el gen no es esencial para la viabilidad, en las condiciones del laboratorio) o si no es viable (en este caso el gen sí es imprescindible para la vida, en las condiciones del laboratorio).

Los resultados obtenidos, una vez analizados y depurados, han mostrado que el micoplasma complejo poseía genes similares a todos los presentes en el micoplasma sencillo, más otros específicos adicionales. Y lo más importante es que de los 480 genes codificadores de proteínas existentes en el micoplasma sencillo, un número comprendido entre los 265 y 350 eran los esenciales para permitir el crecimiento en las condiciones de laboratorio. La función de la mayoría de ellos ya se conoce, pero aun falta por investigar las funciones características de unos 100 de estos genes. Como los autores concluyen: "La presencia de tantos genes de función desconocida entre los genes esenciales de la célula más simple conocida sugiere que todavía no conocemos todos los mecanismos básicos moleculares sustentadores de la vida celular". En todo caso, los datos ya conocidos podrían ser el punto de partida de otros experimentos que, salvo condicionamientos éticos a tener en cuenta, pudieran conducir a la obtención mediante ingeniería genética de una célula artificial, con un genoma mínimo, capaz de vivir en las condiciones de laboratorio. Y una consideración final: si alrededor de 300 genes parecen ser los mínimos para sustentar la vida celular, ese número significa menos del 1 % de la maravillosa y rica complejidad del genoma humano.