La vita artificiale passa da un cromosoma di lievito

Un gruppo di ricercatori ha realizzato un cromosoma sintetico funzionante, sulla base di un cromosoma del lievito di birra. Dai batteri e virus si passa quindi alle cellule dotate di nucleo.

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a cura di Manolo De Agostini

Creare la vita artificiale, per come ce l'ha mostrata Hollywood, richiederà moltissimo tempo e ci auguriamo anche un'approfondita discussione etica. I primi passi in quella direzione però sono già stati compiuti: un gruppo di ricercatori guidati da Jef Boeke della New York University ha realizzato un cromosoma funzionante di un organismo eucariota, cioè con cellule dotate di nucleo, da zero.

Un team internazionale si è avvalso di computer per riprogettare uno dei cromosomi che si trovano nel lievito di birra, ricreandone la struttura filiforme pezzo per pezzo in laboratorio. Un lavoro lungo sette anni, un lasso di tempo in cui è gli scienziati hanno rimosso geni non essenziali rimpiazzandoli con nuovo DNA per produrre di nuovi ceppi di lievito.

Il cromosoma oggetto della "riproduzione" è il terzo dei sedici che formano il lievito ed è noto come Saccharomyces cerevisiae. Il cromosoma artificiale invece si chiama synIII e per ottenerlo sono state messe insieme 273.871 coppie di basi di DNA. È un numero inferiore rispetto a quelle nel lievito originale, che ne ha 316.667, ma sono state rimosse sezioni ripetitive ritenute non necessarie per la riproduzione del cromosoma, e il cosiddetto DNA spazzatura, che non codifica alcuna proteina particolare. In compenso però sono state aggiunge alcune coppie in modo che fosse possibile riconoscere il DNA sintetico da quello nativo.

Un lavoro di "taglia e cuci" frutto di una scomposizione che ha permesso di mischiare il genoma del lievito come un mazzo di carte. Le cellule di lievito sintetico "si sono comportate in modo quasi identico a quelle native, solo che ora possiedono nuove funzionalità e possono fare cose che i lieviti tradizionali non sono in grado di fare", ha detto Boeke.

"Questo dimostra che possiamo fare una progettazione razionale in scala cromosomica. Tra dieci anni da oggi saremo in grado di sintetizzare un genoma su base giornaliera", ha affermato Patrick Yizhi Cai, un membro del team presso l'Università di Edimburgo. Quanto raggiunto dimostra il progresso svolto nella biologia sintetica. In passato i ricercatori erano stati in grado di realizzare cromosomi di batteri e virus, ma questa è la prima volta che si crea un cromosoma di un organismo più complesso, con nucleo ben definito. Creare cromosomi artificiali potrebbe essere il primo passo per la realizzare di organismi in grado di fare molte cose: ripulire un ambiente contaminato dal petrolio o dalle radiazioni, oppure creare nuove forme di biocarburanti, fino ad arrivare a nuovi vaccini e farmaci.

L'enorme potenziale della biologia sintetica presta il fianco a discussioni etiche. Si corre il rischio che possa rappresentare un pericolo per l'ambiente e gli uomini, se gli organismi "ingegnerizzati" dovessero uscire dai laboratori. In molti però ritengono che sia possibile progettare organismi che muoiono fuori dall'ambiente di laboratorio, rendendoli ad esempio incapaci di replicarsi senza un aminoacido che non si trova in natura. "Abbiamo una potente tecnologia in mano, ma dobbiamo essere consapevoli di quello che stiamo facendo", ha affermato Patrick Yizhi Cai. Il prossimo passo sarà quello di sintentizzare cromosomi di lievito più grandi, accorciando i tempi e riducendo i costi.