Aprenda sobre biología sintética, una ciencia capaz de sintetizar organismos para producir lo que queremos y cómo puede relacionarse con el medio ambiente.
Bill Oxford en imagen Unsplash
¿Arañas e insectos que producen la ropa que usas? Suena extraño, pero ya hay empresas que lo están haciendo. Los investigadores estudiaron el ADN de las arañas y analizaron cómo producen fibras de seda. Así consiguieron reproducir en el laboratorio una fibra a base de agua, azúcar, sal y levadura que, al microscopio, tiene las mismas características químicas que la natural. También existe ya "leche de vaca" que no proviene de la vaca e incluso un filamento más fuerte que el acero producido a partir de la sustancia viscosa de un pescado. Todos estos son ejemplos de la aplicación de la biología sintética.
Biología sintética
A finales del siglo XX se inició una revolución biotecnológica, en la que surgieron nuevos aspectos de la biología. La biología sintética es un área que ha ganado protagonismo desde su aparición oficial en 2003, y tiene sus principales posibilidades de aplicación en la industria, el medio ambiente y la salud humana.
La definición de biología sintética viene dada por la integración de diferentes áreas de investigación (química, biología, ingeniería, física o informática) con la construcción de nuevos componentes biológicos, implicando también el rediseño de sistemas biológicos naturales ya existentes. El uso de tecnología de ADN recombinante (una secuencia de ADN de diferentes fuentes) no es un desafío para la biología sintética, ya que esto ya ocurre; la apuesta es diseñar organismos que satisfagan las necesidades actuales de la humanidad.
Un aliado de la biología sintética es la biomimetismo, que busca soluciones a nuestras necesidades inspiradas en la naturaleza. Con la biología sintética será posible recrear sistemas completos, no solo una parte.
Fue a partir de 2010 que la biología sintética ganó notoriedad. Ese año, el científico estadounidense John Craig Venter logró algo genial: creó el primer organismo con vida artificial en un laboratorio de la historia. No creó una nueva forma de vida en sí, sino que "imprimió" el ADN creado a partir de datos digitales y lo introdujo en una bacteria viva, transformándola en la versión sintética de la bacteria Mycoplasma mycoides . Venter afirma que este fue el "primer organismo vivo cuyo padre es una computadora".
Hoy en día existe una base de datos disponible en Internet, con miles de “recetas” de ADN para imprimir, llamadas bioladrillos . Las bacterias con genoma sintético actúan exactamente de la misma forma que su versión natural, y así es como podemos reprogramar las bacterias y hacer que actúen como queremos para producir ciertos materiales, como la seda y la leche.
La empresa responsable de la producción de fibras de seda a partir de la observación de arañas mencionadas al comienzo de este texto es Bolt Threads. La "leche de vaca" artificial es Muufri, creada por dos bioingenieros veganos. Se elabora según los mismos principios que la cerveza y es una mezcla de ingredientes (enzimas, proteínas, grasas, carbohidratos, vitaminas, minerales y agua). Esta "leche sintética" tiene el mismo sabor y características nutricionales que la original. El filamento hiperresistente, en cambio, es obra del laboratorio Benthic Labs, que fabrica diversos materiales, como cuerdas, embalajes, prendas de vestir y productos sanitarios, a través de este filamento procedente del hagfish.(especie de pez también conocida como myxini). El código de ADN del pez se introduce en la colonia bacteriana, que comienza a sintetizar el filamento. Es diez veces más delgado que un cabello, más fuerte que el nailon, el acero y tiene propiedades absorbentes y antimicrobianas.
Si somos capaces de recrear tales recursos "naturales", a medida que avanzan los estudios, la biología sintética puede reemplazar el uso de algunas materias primas. Así, esta tecnología puede introducirse como un factor de gran importancia en el concepto de economía circular, como es el caso de tecnologías que absorben derrames de petróleo o bacterias que comen plástico.
Incorporar la biología sintética a la economía circular
Imagen de Rodion Kutsaev en Unsplash
La economía circular es un modelo estructural que representa un ciclo cerrado, en el que no hay pérdida ni desperdicio. Los tres principios de la economía circular, según la Fundación Ellen Macarthur, son:
- Conservar y aumentar el capital natural, controlando las existencias finitas y equilibrando el flujo de recursos renovables;
- Optimizar la producción de recursos, productos circulantes, componentes y materiales del más alto nivel de utilidad en todo momento, tanto en el ciclo técnico como biológico;
- Promover la efectividad del sistema, revelando las externalidades negativas y excluyéndolas de los proyectos.
Actualmente vivimos en un sistema productivo lineal. Extraemos, producimos, consumimos y disponemos. Pero los recursos naturales son finitos y debemos preservarlos: este es el primer principio de la economía circular.
Con la biología sintética, en el futuro, es posible que podamos reemplazar la extracción de ciertos recursos naturales. Además de preservar el medio ambiente, estaremos ahorrando una enorme cantidad de energía y se acerca al modelo de la cuna a la cuna ( cuna a cuna - un sistema en el que no hay una idea de los residuos).
Reemplazo de materiales
La capacidad de controlar las bacterias y hacer que funcionen para nosotros puede crear diferentes alternativas de insumos o procesos. Por ejemplo: la creación de nuevos materiales biodegradables que se puedan volver a integrar en el ciclo, sirviendo ahora como nutrientes para otros seres, como fertilizante para plantaciones.
Ya existen algunos tipos de polímeros creados por biología sintética, como el plástico elaborado a partir de la fermentación del azúcar y degradado naturalmente con los microorganismos existentes en el suelo. También se pueden utilizar otros materiales para producir bioplásticos, como maíz, papa, caña de azúcar, madera, entre otros. También hay paquetes hechos con micelio (imagen de abajo) de hongos que se pueden moldear y reemplazar la espuma de poliestireno.
Imagen: Los envases biodegradables fabricados por Ecovative Design, que utilizan biomaterial de micelio de residuos agrícolas de mycobond, tienen licencia (CC BY-SA 2.0)
Otras aplicaciones que están siendo evaluadas por el mundo aún están en desarrollo ... El caucho sintético hoy en día se deriva completamente de fuentes petroquímicas, por lo que la investigación intenta crear neumáticos hechos de BioIsopreno . Las enzimas de la planta se introducen en el microorganismo por transferencia de genes, produciendo así el isopreno. En Brasil se estudia un método para transformar metano en plástico biodegradable mediante microorganismos en condiciones controladas. Productos químicos, acrílico, desarrollo de vacunas, tratamiento de residuos agrícolas, antibióticos, entre otros, son ejemplos de productos de biología sintética que pueden insertarse nuevamente en el flujo, creando un sistema cíclico.
Para incluir el segundo principio de la economía circular, la biología sintética puede crear materiales que sean más resistentes y que duren mucho tiempo, sin necesidad de reparaciones constantes, cambio de piezas o incluso comprar nuevos productos con mucha frecuencia. Se fabrican materiales que se pueden reutilizar fácilmente en otros procesos, para crear nuevos productos, o que son más fáciles de reciclar. Si todo este material hipotético tuviese estas condiciones, no se convertirían en residuo, con una disminución de la contaminación y disposición en vertederos, es decir, seguirían circulando para su uso.
El otro lado de la historia
Esta tecnología es aún muy reciente y con el descubrimiento de cada vez más usos y materiales que pueden ser reemplazados por sintéticos, la extracción de recursos del medio ambiente disminuye, permitiendo que se recupere de forma natural. Devolviendo la capacidad de resiliencia del medio ambiente, se restablece el equilibrio y podemos vivir en un planeta más sostenible.
Pero como todo lo bueno, hay algunas adversidades. Esta rama científica, que también se considera ingeniería genética extrema, necesita asesoramiento oficial. Los productos deben contar con regulaciones y recomendaciones detalladas para evitar cualquier posibilidad de error, de modo que los riesgos y beneficios se hagan evidentes antes de que se lleve a cabo la comercialización. Dado que los experimentos iniciales en biología sintética fueron muy prometedores económicamente, todavía no existen muchas restricciones, lo que puede ser un problema.
Uno de los efectos negativos que puede ocurrir es la pérdida de biodiversidad con la creación de microorganismos artificiales que pueden actuar de manera impredecible en el medio ambiente. Por ejemplo: si de forma intencionada o no, se libera un microorganismo sintético, a veces sin precedentes en la naturaleza, puede comportarse como un invasor y propagarse, desregular ecosistemas enteros, y es imposible "cazar" y eliminar todas las bacterias del medio.
En el tema social, los países pobres pueden sufrir mucho más que los países desarrollados. El uso de microorganismos para la producción masiva de un determinado producto puede reemplazar plantaciones naturales enteras, dejando a millones de familias desempleadas. Sin embargo, habrá necesidad de monocultivos para alimentar a las bacterias, ya que su fuente de energía es la biomasa.
A gran escala, ciertos productos requerirán mucha materia orgánica, como el azúcar. Posiblemente las familias desempleadas comenzarán a sembrar solo caña de azúcar (los biocombustibles ya han provocado cambios importantes en el uso de la tierra), lo que puede afectar el acceso a la tierra, el agua y el mayor uso de pesticidas, entre otros.
Todos estos temas están directamente relacionados con la bioética. El poder de la biología sintética es enorme. Diseñar los organismos de la manera que queremos los hace impredecibles, por lo que los científicos y la sociedad deben usar este poder de manera responsable y segura, con el apoyo de los gobiernos. Este es siempre un tema complicado.
Todos estos factores positivos o negativos pueden ayudar u obstaculizar la economía circular y nuestro planeta. Pero aún queda mucho por debatir y mucho conocimiento por generar sobre el tema. No se puede negar que la biología sintética es una tendencia de futuro, pero lo más importante es definir cómo se aplicará esta tecnología avanzada.
Vea un video crítico sobre las consecuencias de la biología sintética.
