Vita sintetica: fantascienza o realtà?

E’ realizzabile la vita sintetica? Nel mondo fantascientifico, plasmato da un secolo di cinema e dalla letteratura moderna, il paradigma della vita sintetica costituisce un tema dall’innegabile fascino. E’ tuttavia risaputo che, nella coscienza collettiva, tale tema nasconde chiare insidie dovute ad un aspetto etico sempre più in contrasto con numerosi temi di ricerca. Se la clonazione della pecora Dolly ha portato con se numerosi strascichi, cosa potrebbe pensare il mondo se un ricercatore affermasse improvvisamente che è possibile generare la vita a piacimento a partire da una provetta? La storia che ha condotto ai primi studi su organismi sintetici è tuttavia molto lontana dalla nefasta accezione che le può essere affibbiata, raccontando invece l’umanità di scienziati nel collaborare ad un obiettivo comune.

Nel 1995, un gruppo di ricerca statunitense, guidato dal biologo Craig Venter, isolò dall’epitelio di un primate un batterio chiamato Mycobacterium genitalium, che divenne noto per essere l’organismo vivente con il genoma più piccolo mai osservato, contando solo 600 mila nucleotidi e meno di 400 geni essenziali (per rendere l’idea, ogni cellula dell’uomo possiede un genoma composto da circa 3 miliardi di nucleotidi). Venter, conosciuto come uno dei biologi più visionari dell’ultimo secolo, capì che questa scoperta poteva essere un punto di partenza per qualcosa di molto più ambizioso. Considerando infatti il genoma di M.genitalium come il minimo indispensabile per garantire la vita di una cellula, elaborò un percorso sperimentale che permettesse la sintesi in laboratorio di un genoma con le stesse caratteristiche di quello osservato.

Dopo 14 anni e un investimento di decine di milioni di dollari, nel 2010 venne pubblicato su Science il risultato del tanto atteso lavoro: il genoma di Mycobacterium mycoides (vicino parente del M.genitalium ma con capacità replicative superiori) fu interamente sintetizzato e trapiantato in una cellula batterica appartenente alla specie Mycobacterium capricolum, precedentemente trattata per rimuoverne il DNA endogeno. Il complesso esperimento, portato a termine dopo non poche difficoltà, evidenziò per la prima volta come fosse possibile sintetizzare con successo un intero genoma partendo da piccole sequenze di basi nucleotidiche. Il nuovo microrganismo, chiamato Synthia 1.0 (Mycoplasma laboratorium), fu in seguito modificato al fine di rimuovere i geni non essenziali, portando alla nascita di Synthia 3.0, identificato ad oggi come il microrganismo sintetico con il genoma minimo da garantirne le funzioni strettamente necessarie alla vita. Questo successo fu raggiunto grazie alla sinergia tra sperimentalisti e bioinformatici, i quali invece si occuparono di implementare gli algoritmi per il riconoscimento dei geni essenziali, permettendo di risparmiare tempo prezioso nel corso degli esperimenti.

La volontà di ridurre il patrimonio genetico ad un minimo essenziale non era fine a se stessa, ma garantiva invece una base per la successiva aggiunta di specifici geni sintetici. Ciò permetterebbe di “programmare” il genoma di molti microrganismi al fine renderli unici per qualità funzionali nonché una vera e propria risorsa utilizzabile dall’uomo. Tra le tante applicazioni ipotizzate dallo stesso Venter, vi è quella di generare microrganismi in grado di nutrirsi di CO2, trasformandola rapidamente in composti chimici come il metano, il quale rappresenta uno dei principali biocarburanti.

Capire a cosa porterà realmente lo studio della vita sintetica rimane tuttavia un punto interrogativo dalle mille sfaccettature. Ci si chiede ad esempio se il codice a codoni del DNA potesse essere letto con una chiave diversa all’interno di un ipotetico organismo sintetico: questo cambierebbe il nostro modo di concepire la genetica moderna. E ancora, se potesse essere costruito un nuovo tipo di genoma a partire da basi nucleotidiche chimicamente diverse rispetto a quelle ad oggi conosciute in natura? Uno studio finanziato dalla NASA ha dimostrato la possibilità di sintetizzare con successo un DNA con 8 nucleotidi diversi (DNA hachimoji).

Questo e altre ricerche potrebbero quindi aprire un nuovo orizzonte nello studio della funzionalità dei geni e delle proteine, e infinite possibilità per lo sviluppo di organismi sempre più utili alla ricerca in campo medico e ambientale. Senza valicare i confini etici, una tecnologia simile potrebbe avere potenzialità inimmaginabili e garantire all’uomo un potente strumento per risolvere numerose problematiche di interesse globale.

Per l’articolo ufficiale, pubblicato su Science

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