Proyecto del genoma mínimo

El Proyecto del Genoma mínimo nace con el objetivo de conocer cuál es el número mínimo de genes que un organismo ha de tener para poder cumplir con sus funciones vitales. El organismo creado artificialmente en el proyecto debía cumplir con los siguientes requisitos: crear y mantener sus estructuras, llevar a cabo un metabolismo completo que le permita conseguir nutrientes de su medio y energía para vivir y reproducirse.

El proyecto del Genoma Humano fue publicado casi definitivamente en 2001 gracias al avance de las técnicas para secuenciar ADN. A partir de entonces numerosos genomas de un gran número de especies han sido secuenciados. En 2003 se planteó la pregunta que dio lugar al proyecto del Genoma Mínimo: ¿Cuál es la cantidad mínimo de genes necesarios para que un organismo esté vivo?

Un equipo internacional de científicos, encabezado por el Dr. Hamilton Smith, premio Nobel de Medicina y fisiología de 1978, el Dr. Craig Venter (fundador del Instituto Craig Venter de secuenciación donde se llevó a cabo gran parte del trabajo) y el Dr. Clyde A. Hutchison III (microbiólogo y bioquímico experto en secuenciación y genética sintética) fue el encargado de intentar la empresa. Para afrontar el reto de construir de manera sintética un organismo completamente funcional, pero sin ningún tipo de material genético repetido ni no esencial era necesario conocer a fondo los organismo vivos con los genomas más pequeños.

Para encontrar un genoma mínimo viable se partió de las bacterias, dejando de lado a los virus porque estos son incapaces de reproducirse sin la maquinaria necesaria proporcionada por su hospedador. Existen baterías de vida libre con unos valores de redundancia muy bajos. En la mayoría de organismos algunos genes se encuentran repetidos para permitir que haya una mayor cantidad de proteína o porque son esenciales y la mutación accidental de ellos desembocaría en la muerte del individuo.

El organismo del que se decidió partir para crear un genoma mínimo fue Mycoplasma genitalium, una bacteria parásita humana de pequeño tamaño, puedes leer más sobre el género Mycoplasma en su propio artículo aquí.

M genitalium cuenta con tan solo 482 genes, en un genoma de unas 0,58 Mb. A partir del genoma de este parásito obligado, consiguió reducir la redundancia del genoma hasta tan solo 382 genes. El genoma con 382 genes fue sintetizado artificialmente e introducido en una célula anucleada de M. genitalium. El objetivo era comprobar que el genoma sintético era capaz de funcionar, aunque introducido en un medio no sintético.

La especie resultante se denominó Mycoplasma laboratorium y fue patentada a nivel mundial en 2006. Tras la publicación del genoma funcional mínimo se han publicado en 2006 y 2010 estudios donde demuestran que el genoma de M. laboratorium es capaz de “adueñarse” de la maquinaria de una célula de M. genitalium y llevar a la célula a dividirse para reproducir su propio genoma. Ahora el grupo de investigación se centra en conseguir ampliar el genoma sintético creado en el laboratorio, hasta ahora han conseguido doblar el tamaño del genoma que son capaces de sintetizar e introducir en células anucleadas.

Además de este logro, el proyecto del Genoma Mínimo ha abierto nuevas vías de investigación y ha planteado preguntas fundamentales sobre la vida y su origen. Por ejemplo, ¿es posible que la vida en la Tierra comenzara con un genoma mínimo? ¿Podría este genoma mínimo ser la base para la creación de nuevas formas de vida en el laboratorio?

Existen especies bacterianas con genomas más pequeños Candidatus Hodgkinia cicadicola Dsem contiene tan solo 169 genes, aunque necesita vivir en simbiosis con otros organismos para llevar a cabo las funciones básicas. Sin embargo, este organismo no puede sobrevivir por sí solo, lo que plantea la cuestión de si un genoma más pequeño es realmente viable.

El Proyecto del Genoma Mínimo también ha tenido implicaciones éticas y legales. La posibilidad de crear vida artificial plantea preguntas sobre la propiedad de los organismos sintéticos y los derechos de los organismos creados en el laboratorio. Además, existen preocupaciones sobre el uso potencial de la tecnología para crear armas biológicas.

A pesar de estos desafíos, el Proyecto del Genoma Mínimo ha demostrado que es posible reducir la complejidad de la vida a su esencia más básica. Este logro no solo tiene implicaciones para la biología y la medicina, sino también para nuestra comprensión de lo que significa estar vivo.