Pensándolo bien...

El concepto de programación, software, aplicación más recientemente, está arraigado desde hace mucho. Concreta la idea más primigenia de algoritmo como conjunto finito de instrucciones para resolver un problema. La plasmación mediante un código de esos pasos sucesivos para alcanzar la solución está en el subsuelo del concepto de programa.

Es difícil sustraerse a encajar en un programa cualquier cosa que se nos ocurra, incluyendo los programas de duración infinita, que nunca acaban, como los que responden a un bucle infinito, que, en lenguaje de programación Phyton, respondería a la instrucción “ while True”, seguida de la secuencia de instrucciones que concretan la opción de que se trate. Ahora bien, dado que esta instrucción se ejecutará siempre que True, que es una constante que siempre será verdadera, lo sea, por lo que el bucle se ejecutará sin terminar nunca y la ejecución será por tiempo indefinido.

El ADN es una molécula compleja que contiene la información genética, necesaria para construir y mantener un organismo. La información contenida en el ADN se expresa en forma de secuencias de nucleótidos, que se organizan en genes. Cada gen contiene información para producir una proteína específica, que es esencial para la función celular y el mantenimiento del organismo. En este sentido, se podría decir que el ADN es el programa que establece las instrucciones necesarias para la vida.

Sin embargo, es importante tener en cuenta que el ADN no es el único factor que determina la vida de un organismo. Otros factores, como el ambiente y la epigenética (modificaciones químicas que afectan la expresión génica), también juegan un papel importante en la expresión y regulación de los genes. Pero, el ADN es una parte esencial del funcionamiento de los organismos vivos y contiene información genética que se puede considerar como un "programa de la vida", aunque sea importante tener en cuenta que hay otros factores que también influyen en la vida y el funcionamiento de los organismos.

Los biólogos moleculares reducen las células a sus genes y moléculas componentes para ver cómo funcionan, mientras tanto, los biólogos sintéticos manejan las células pretendiendo que realicen nuevas acciones, con lo que se aproximan al descubriendo de los secretos implicados en el funcionamiento de la vida. La biología sintética es una disciplina que enfoca la síntesis de biomoléculas o la ingeniería de sistemas biológicos con funciones nuevas que no se encuentran en la naturaleza. A diferencia de la biología, que se ocupa del estudio de los seres vivos, la biología sintética intenta rediseñar sistemas biológicos, que ya existen en la naturaleza o crear sistemas biológicos artificiales. El objetivo de la biología sintética no es solo combinar la información genética de organismos existentes, sino crear formas de vida parcial o totalmente artificiales.

La biología sintética se ocupa de la síntesis de biomoléculas o la ingeniería de sistemas biológicos, pretendiendo diseñar sistemas que no se encuentran en la naturaleza. La disciplina se suele subdividir áreas que se ocupan de las fases de desarrollo, que incluyen la construcción de sistemas biológicos básicos, la optimización de sistemas biológicos y la aplicación de sistemas biológicos a la biomedicina y la obtención de fármacos. Aunque la biología sintética y la edición del genoma tienen en común que ambos tratan el cambio del código genético de un organismo, se suele diferenciar entre estos dos enfoques en función de cómo se realiza ese cambio. En el fondo, se sitúa el objetivo de mejorar las cualidades de los sistemas biológicos existentes y lograr funciones inexistentes en la Naturaleza, de hecho, ha permitido la creación de una célula bacteriana controlada por un genoma sintético.

En 2010, un equipo de científicos liderados por Craig Venter, anunció la creación de una célula bacteriana con un genoma completamente sintético. El equipo utilizó una técnica llamada síntesis química de ADN para construir un genoma de bacterias completo a partir de cero, utilizando nucleótidos sintéticos en lugar de los nucleótidos naturales del ADN. Posteriormente, este genoma se insertó en una célula bacteriana vacía y se activó. Esta célula bacteriana, denominada Mycoplasma mycoides JCVI-syn1.0, la controlaba un genoma completamente sintético y se comportaba como una célula normal. Aunque su genoma era artificial, la célula sintética requería nutrientes y condiciones ambientales normales para sobrevivir y reproducirse. Esta hazaña fue un gran hito en la biología sintética y abrió la puerta a nuevas posibilidades en la creación y manipulación de organismos vivos. Sin embargo, también ha generado preocupaciones sobre la seguridad y los riesgos potenciales de la liberación de organismos sintéticos en el medio ambiente, seguramente con mayor nivel de preocupación que la todavía ficción actual de los robots artificiales.

En el escenario de la biología sintética, se concibe la célula como un dispositivo programable, en una especie de fusión de la biología molecular y la ingeniería. En esta especie de mecano, los componentes son proteínas y genes y la programación no es muy distinta de la propia de los ordenadores, salvo que el lenguaje de programación que se usa no es Phyton ni C++, ni FORTRAN ni LISP, ni nada parecido, sino el lenguaje del ADN, pretendiendo crear proteínas que interactúen entre sí.

El código genético utiliza las cuatro bases nitrogenadas: adenina, citosina, guanina y timina, para agruparlas en codones de tres letras, que concretan el aminoácido que corresponde a cada posición, dentro de una proteína. El lenguaje del ADN se utiliza en dos procesos fundamentales: la transcripción y la traducción. En la transcripción, la secuencia de ADN de un gen, se vuelve a escribir en forma de ARN mensajero (ARNm). En la traducción, el ARNm se decodifica para construir una proteína. El ARNm utiliza el código genético para especificar qué aminoácidos se necesitan para construir la proteína. El lenguaje del ADN se puede entender como un lenguaje universal, que se traduce en el idioma de las proteínas. El ADN se transcribe a un ARNm, que es como un dialecto del ADN y luego se traduce en proteína, un idioma totalmente distinto. Estos términos lingüísticos describen con exactitud lo que, de hecho, está sucediendo.

Las posibles aplicaciones médicas de la biología sintética son muchas y, sobre todo nos acerca a examinar cómo funciona la vida en el nivel más íntimo. El enfoque clásico de la Biología molecular ha sido separar las células para examinar cómo funcionan. Otra cosa bien diferente es intentar que las células hagan cosas diferentes a las que suelen hacer, creando nuevas funcionalidades. Descubrir en que funciones están implicados los componentes individuales y como todos juntos funcionan para perfilar una función es un paso enorme en la dirección de desvelar los secretos del comportamiento celular. Pero en biología sintética se adopta un enfoque diferente y se trata de responder, no a si es necesario, sino si es suficiente, es decir, que conjunto mínimo de componentes, incluyendo sus interacciones, bastan para permitir que una célula haga alguna cosa concreta.

No escapan al observador las dificultades de lograr lo que narramos, por cuanto recordemos que se trata de un sistema natural, que no se comprende mucho cómo lo hace y que las modificaciones no son nada fácil de plantear. Incluso, las analogías con otros sistemas tampoco resultan fáciles de entrever. Una célula es un mundo, con un ADN que contiene las secuencias de todas las proteínas individuales que puede generar, que pueden intervenir en reacciones químicas o participar en la construcción de las estructuras celulares o procesan información y la forma en que hacen todo esto, puede verse influenciada por otras proteínas. La cuestión, por tanto, es que no se trata de tener como objetivo la construcción de vida artificial, creando células a partir de moléculas, sino partir de genes y proteínas y buscar generar funciones particulares, en el bien entendido de que no hay más remedio que utilizar todas las capacidades que ya son operativas en la célula.

En el mundo vegetal se tiene experiencia en la mejora o en la ingeniería genética que con sus metodologías modifican aspectos que pueden mejorar algunas propiedades, a costa de otras que empeoran o son no deseadas. Sin ir más lejos, uva sin binza, dulce, pero con una piel dura y poco agradable, aunque el dulzor sea muy notable. En suma, si se coloca un gen en una célula, al expresarse, producirá una proteína, con toda la parafernalia que ello implica, como máquinas moleculares que son. Se construye una función, pero en un sistema en el que la célula proporciona toda la infraestructura necesaria.

En el fondo, la filosofía subyacente en la disciplina Biología Sintética es que la maquinaria celular no tiene por qué limitarse a las funciones que evolucionaron de forma natural, sino otras funciones que se pueden importar o trasplantar a partir de otros organismos. Como señala Elowitz, una bacteria pudo ser ancestro común de los humanos hace millones de años, pero si se le incorpora el gen de fabricación de la insulina, la bacteria se pone a fabricarla. Esto denota una flexibilidad celular increíble, adaptándose a nuevos programas. En el fondo, la propia evolución conlleva la capacidad de generar nuevos tipos de funciones que surgen con la evolución y la célula tiene que estar dotada de una flexibilidad para poder soportarlo.  Cambiar, que es lo que conlleva la evolución, implica disponer de capacidad para hacerlo. Y esta capacidad para cambiar, en el contexto de la evolución, permite imponer los cambios mediante la manipulación, del mismo modo que tienen lugar proviniendo el estímulo del mundo exterior. La biología sintética tiene amparo en la capacidad de cambio subyacente que propicia la evolución.

El campo de aplicaciones es muy amplio. En la producción de medicamentos, con genes, y enzimas tomados de otros organismos, la célula se puede transformar en una fábrica de moléculas, con precisión exquisita. El diseñar bacterias para fabricar bacterias o microbios capaces de fijar nitrógeno, incidiría en el Medio ambiente de forma positiva. Una célula es mucho más poderosa que una molécula, por cuanto puede programarse su conducta, para buscar otras células o para producir un compuesto determinado.

No cabe duda del interés educativo de la disciplina, al obligar a aprender los principios de la biología. Las preguntas que se formulan son distintas. Ocurre algo parecido con la diferencia entre usar un ordenador o programar un ordenador. Las preguntas pertinentes, en ambos casos, son diferentes. La profundidad a la que accedes cuando se programa un ordenador genera interrogantes muy diferentes a cuando solamente accedes a nivel de usuario. En el caso celular aparecen interrogantes relativos a cómo sabe la célula que tiene que hacer una cosa u otra o como sabe cuándo está expuesta a un compuesto químico u otro, o como maneja a los genes que hay que activar o desactivar para una finalidad concreta. Es un mundo fascinante.