ADN sintético : El axn que cambia conceptos básicos de la herencia, la evolución y nuestros orígenes

Los científicos han sintetizado seis moléculas y una de ellas es capaz de adaptarse a condiciones cambiantes de laboratorio de manera similar a como funciona la evolución

 

Hasta ahora las únicas moléculas capaces de contener y transferir información biológica eran el ADN y el ARN. Un equipo de científicos ha sintetizado en laboratorio seis polímeros que también cumplen con las leyes de la herencia y, uno de ellos, con la evolución darwiniana. Este descubrimiento puede tener enormes implicaciones para la biotecnología y la medicina, según los autores de un artículo aparecido en la revista Science.

“Hemos creado polímeros sintéticos diferentes al ADN y al ARN, que pueden almacenar y propagar información, dos de las señas de identidad de la herencia y de la vida”, explica a SINC Phil Holliger, coordinador del estudio publicado en la revista Science. En esta investigación, llevada a cabo en Universidad British Columbia de Canadá, en colaboración con la Universidad de Cambridge el estudio fue liderado por Philipp Holliger y Vitor Pinheiro, biólogos del Medical Research Council Laboratory of Molecular Biology en Cambridge, Inglaterra.

Los científicos han sintetizado seis moléculas de lo que han llamado ‘AXN’ y una de ellas es capaz de adaptarse a condiciones cambiantes en el laboratorio de manera análoga a como funciona la evolución.
¿Cómo lo hicieron? Los investigadores lograron sintetizar seis moléculas, polímeros que fueron capaces de cumplir con las leyes de la herencia, cumpliendo una con la evolución darwiniana. Crearon AXN construyendo bloques de seis sistemas genéticos diferentes mediante la sustitución del componente de azúcar desoxirribosa del ADN con uno de los seis polímeros diferentes, compuestos químicos sintéticos.

Luego desarrollaron las enzimas, denominadas polimerasas, que podían hacer AXN de ADN junto a otras que podían cambiar de AXN a ADN. Esta capacidad de copiar y traducir permite que las secuencias genéticas sean copiadas y trasmitidas una y otra vez, herencia artificial.

“Nuestro descubrimiento implica que no existe ningún imperativo por el que la vida se tenga que basar en el ADN y el ARN –explica el científico–. Lo más probable es que su presencia no sea más que el reflejo congelado de un ‘accidente’ que se produjo en el origen de la vida”.

El ADN consiste en una serie de nucleótidos conectados entre sí. Cada uno de ellos está formado por un azúcar (la desoxirribosa), una base nitrogenada (adenina, guanina, citosina o timina) y un grupo fosfato. Estas cuatro bases se ordenan en forma de cadena y codifican la información genética de todos los seres vivos conocidos de la historia del planeta. La alternativa creada por el investigador Vitor Pinheiro y sus colegas está compuesta por nucleótidos en los que el azúcar desoxirribosa ha sido reemplazado por seis tipos de azúcares distintos, dando lugar a seis moléculas de AXN distintas.

 

Los investigadores han seguido las mutaciones en enzimas AXN polimerasas. 
 
El AXN es capaz de replicar la información que contiene, ya que puede unirse de manera complementaria al ADN y al ARN y también puede sintetizarse a partir de estas cadenas. Además, una de las nuevas moléculas de AXN, llamada AHN, se comporta como el ADN cuando se encuentra en condiciones cambiantes y puede evolucionar hacia otras formas que se enlazan más específicamente con un objetivo en particular.
“Los resultados implican que puede haber otras maneras de almacenar la información genética distintas a las que conocemos, tanto en nuestro planeta como en el universo”, afirma Holliger.

“Esto abre las puertas a la era de la genética sintética y tiene implicaciones para la exobiología, la biotecnología y la comprensión de nosotros mismos” escribe Gerald Joyce, experto reconocido del Instituto de Investigación Scripps (EE.UU), en una editorial de la misma revista Science donde se publica esta investigación.

Las nuevas investigaciones nos están acercando a la posibilidad de generar vida sintética pues los acidos nucleicos artificiales pueden evolucionar como el ADN

Las nuevas investigaciones nos están acercando a la posibilidad de generar vida sintética, pues los ácidos nucleicos artificiales (AXN) pueden replicarse y evolucionar, tal como el ADN y ARN.

El descubrimiento podría tener importantes consecuencias en la biología y la genética
Los científicos ya habían desarrollado AXN que reconocía y almacenaba secuencias genéticas para aplicaciones médicas y experimentales, pero no era posible replicarlos, como sí sucede en este caso.
En la naturaleza, para que la información del ADN pueda ser usada por las células, debe copiarse al ARN, que puede salir con la información al citoplasma para utilizarla posteriormente. La transcripción de la información es facilitada por enzimas llamadas polimerasa.

En este caso, los investigadores diseñaron un tipo de polimerasa especial que ayudó a seis tipos diferentes de AXN fabricado a almacenar y replicar información. Las enzimas podían, por un lado, transcribir ADN a los diversos AXN, y luego devolver la información desde el AXN al ADN con un 95% de exactitud o más. Este logro implica una herencia genética artificial.

Entre los seis tipos de AXN probados, los investigadores determinaron que una de las versiones, llamada HNA, podía responder a estímulos específicos en un tubo de ensayo y evolucionar de diferentes formas de acuerdo a la manera en que los científicos lo incentivan. Los investigadores han estado guiando la evolución del ADN natural de la misma forma, lo que hace pensar a los científicos que el AXN sintético podría funcionar – en teoría – de la misma manera en un organismo vivo.

 

“En consecuencia, la herencia y evolución, dos hitos de la vida, no están limitados al ADN y ARN”, agrega.
El descubrimiento también podría entregar luces sobre los orígenes de la vida, que quizás no comenzó con el ADN como lo conocemos hoy. El AXN podría ser evolucionado por los científicos para descubrir múltiples funciones que podrían haber sido importantes para la vida primitiva, explorar las posibilidades de vida en otros planetas, o incluso crear nuevas formas de vida.

Aun existen muchos enigmas sobre su funcionamiento y sus cualidades. Nuevos caminos en los descubrimientos se podrían conseguir con este nuevo invento, incluso conocer los orígenes de la vida en la tierra.

Al copiar y traducir esta información en secuencias genéticas específicas, el resultado final fue una herencia genética artificialmente conseguida que, sin embargo, puede sin problemas transmitirse a la siguiente generación.

Según John Chaput, de la Universidad de Arizona y co-autor de la publicación que presenta esta investigación, asegura que todo lo que se pueda realizar con el AXN se dará en un contexto completamente controlado, es decir, en un ambiente “100% antinatural”.

Según Chaput, una de los logros conseguidos es que se puede pensar que la vida no se originó con el ADN tal cual, sino que “probablemente debió comenzar con algo mucho más simple”.