Biotech dice que puede programar la vida para hacer cosas nuevas. ¿Es eso cierto?

A los humanos les encanta decirle a las cosas qué hacer. Cualquier cosa que podamos establecer, predecir y controlar, desde computadoras hasta fábricas, podemos programarla para obtener resultados confiables y útiles. La biotecnología ha madurado hasta el punto en que los científicos consideran cada vez más que las células vivas son programables, pero no todos están de acuerdo con el uso de ese término. Al jugar con sus genes y editarlos para crear todo tipo de nuevos productos, moléculas, productos químicos y materiales útiles a escala, los líderes en este campo de la biología sintética prometen reinventar fundamentalmente la forma en que hacemos las cosas, impulsados ​​por técnicas nuevas y emergentes para editar el ADN. y el potencial productivo aparentemente ilimitado de la biología.

Empresas como Zymergen, AmyrisAMRS
, y Gingko Bioworks son algunos de los que promueven este concepto, que se ha convertido en un principio básico entre muchos en biotecnología. “La idea central detrás de la biología sintética es que la biología es fundamentalmente programable, porque funciona con un código digital en forma de ADN”. dijo jason kelly, CEO de Gingko Bioworks, en una conferencia reciente. “Si puede leer y escribir código, y tiene una máquina que lo ejecutará, lo que llamamos celda, eso es programación”.

Los seres vivos, desde las células más simples hasta los organismos más complejos, ya se han industrializado. La agricultura animal es un ejemplo obvio, o las levaduras, que se arrojan en tanques gigantescos donde producen sustancias químicas esenciales como el ácido cítrico a gran escala. Pero, ¿y si los genes de esas levaduras pudieran editarse para que, en cambio, produjeran, por ejemplo, un mineral precioso o una molécula farmacéuticamente útil? ¿Qué pasaría si las células de una vaca pudieran volver a codificarse para producir un suministro constante de filet mignon puro?

La imaginación puede volverse loca con esta idea: alimentar las instrucciones correctas en una célula, o miles de millones de ellas, y producir nuevos químicos o tintes no tóxicos, purificar el agua, hacer más eficiente biorreactores, quién sabe qué más. A pesar de todo el entusiasmo y la promesa, a medida que estas ideas y técnicas se vuelven más generalizadas y sofisticadas, también surgen desacuerdos sobre la pregunta: ¿Podemos realmente pretenden programar la vida como software? ¿Deberíamos? ¿Y qué significa eso?

Para algunos, la biología de la programación ofrece la oportunidad de proporcionar una abundancia material y económica incomparable para todo el planeta, al mismo tiempo que mejora nuestro papel como administradores de la nave espacial Tierra, lo que nos da menos razones para desenterrar combustibles fósiles o producir sustancias químicas venenosas para fabricar las cosas que necesitamos. y amor. Otros ven toda la noción como poco más que una analogía defectuosa, incluso una caracterización errónea contraproducente que corre el riesgo de tratar la vida como algo mucho menos complejo y misterioso de lo que realmente es. El cambio climático es solo un ejemplo de cómo tales actitudes pueden llevarnos por mal camino. Como suele ser el caso, la comprensión se puede encontrar en los espacios entre estos puntos de vista.

La 'caja negra' de la biología

En la historia reciente, los humanos han aprendido mucho sobre el funcionamiento interno de las células vivas. La industria ahora está buscando innovar interactuando directamente con estos mecanismos internos, aplicando la lógica de la computación mediante el uso de nuevos y poderosos herramientas como CRISPR para editar genes individuales. La comprensión humana de los sistemas vivos que estas tecnologías desbloquean para nosotros aún está en pañales, pero ya se les está dando un uso productivo. los tecnología de ARNm detrás del COVID-19, por ejemplo, fomenta la inmunidad al reescribir directamente las instrucciones de las células para producir proteínas. Si eso no es programar, ¿qué is que?

La clave de la idea de la biología de la programación es el hecho de que los sistemas vivos funcionan con código, ADN, que en lugar de unos y ceros interpretamos como A, C, T y G. Es un idioma que los humanos pueden leer e incluso están aprendiendo a escribir, pero aún no podemos hacerlo con fluidez. A modo de analogía, podemos trabajar con palabras y frases cortas, pero no con oraciones completas y mucho menos con párrafos o capítulos. Cambiar solo una letra en una secuencia genética puede producir resultados buenos, malos o indetectables, y muy a menudo el resultado no sigue las expectativas lógicas.

Casi nada de esto es cierto para el código de computadora, que los humanos entendemos en un nivel fundamental porque, bueno, lo inventamos. Algunos argumentan que, por esta razón, nunca podremos programar verdaderamente la biología en un sentido significativo. No importa qué medidas tomemos para controlarlo, nos recuerdan, “la vida encuentra un caminopara socavar o salir de las cajas que construimos a su alrededor (no siempre con un efecto tan dramático como Jurassic Park). En la programación digital, la previsibilidad es clave. De poco sirve una aplicación de hoja de cálculo que cambia inesperadamente un valor numérico de vez en cuando. Sin embargo, una cosa que podemos decir con seguridad acerca de la vida es que es no previsible. De hecho, la evolución está impulsada por la imprevisibilidad, ya que la mutación genética ha contribuido en gran parte a la deslumbrante variedad de vida en la Tierra.

Al mismo tiempo, construimos y usamos regularmente sistemas complejos de previsibilidad significativamente limitada. Los aviones, los sistemas de tráfico, las redes informáticas, todos están formados por tantas partes más pequeñas y predecibles que su comportamiento solo es predecible hasta cierto punto, siempre capaces de hacer algo que nadie ve venir. Para cualquiera que no conozca su funcionamiento interno, incluso una computadora perfectamente construida podría llamarse una 'caja negra': sabemos lo que entra y lo que sale, sin entender lo que sucede dentro. Algo similar podría decirse de la relación actual con la biología.

Lógica difusa

Afortunadamente para la biotecnología, es posible que el camino hacia el progreso no requiera una comprensión completa del código de la vida. Se pueden lograr conocimientos y habilidades más profundos mediante que abarca los inevitables márgenes de misterio que surgen al trabajar con sistemas vivos. Introducir un nuevo código genético en una célula con un resultado esperado, al mismo tiempo que está abierto a lo inesperado, podría llamarse programación, o tal vez pinchar, plantear una pregunta a la naturaleza misma. Si bien esto puede no ser tan confiable o eficiente como la redacción de código para un programa de computadora, la ventaja es que las respuestas a menudo son sorprendentes y, a veces, se relacionan con preguntas que ni siquiera se hicieron. Así es como sucede la innovación, y diferencia a la biología de cualquier otro dominio 'programable' de maneras interesantes.

En la industria, no existe el lujo de esperar a que se comprendan por completo los complejos sistemas que la evolución ha ideado durante los últimos cuatro mil millones de años antes de poder ponerlos en uso. El imperativo de alcanzar hitos y ofrecer productos útiles, escalables y, en última instancia, comercializables no deja otra opción que encontrar el camino más directo hacia los mejores y más útiles resultados. Aceptar la realidad de trabajar con la imprevisibilidad significa construir cuales son las que reflejan sistemas predecibles que pueden tolerar muchos comportamientos inesperados, pero a menudo útiles, de la naturaleza. Una vez que esos procesos están dentro del ámbito de la repetibilidad aceptado por la computación tradicional o los procesos de fabricación, la distinción se vuelve menos importante.

El complejidad de la biología es motivo de humildad, pero también de entusiasmo. Existe una oportunidad en la biotecnología para aprender e incluso aprovechar procesos y habilidades que nadie podría inventar, y mucho menos comprender completamente. No inventamos el pollo, por ejemplo, y ciertamente no entendemos todas sus partes funcionales, lo que sucede en su mente cuando lo alimentamos, o cuál es la cadena de eventos que convierte los granos en un huevo que puede producir un pollo nuevo. Pero nos ofrecen tanto valor, de manera confiable y a escala, que bien podrían considerarse tecnología avanzada. La cuestión de si la edición de genes y la codificación de sistemas vivos equivale a "programación", entonces, es en gran parte semántica. También es secundario a la pregunta real: ¿qué se hará con estas habilidades nuevas y en constante mejora? Al tratar de comprender el funcionamiento fundamental de la biología, mientras encontremos formas de mejorar nuestra calidad de vida y la salud del planeta, no debería importar qué palabra usemos para describirlo.