El ADN de casi toda forma de vida en la Tierra contiene numerosas redundancias, lo que ha llevado a los científicos a cuestionar si estas redundancias cumplen alguna función o si son simplemente vestigios de procesos evolutivos. Tanto el ADN como el ARN contienen codones, secuencias de tres nucleótidos que proporcionan información sobre cómo formar una proteína con un aminoácido específico o que indican a la célula que debe detenerse durante la síntesis de proteínas.
En total, existen 64 combinaciones posibles de codones, las cuales son casi universales para toda la vida en nuestro planeta. Sin embargo, no todos los codones son necesarios. De los 64, solo 61 están disponibles para la síntesis de proteínas, mientras que 3 se utilizan como señales de parada. Esta situación genera una considerable redundancia en los codones.
Algunos estudios sugieren que estas redundancias podrían ayudar a prevenir mutaciones en el ADN. Sin embargo, reducir el código genético de ciertos organismos al eliminar partes innecesarias puede ser beneficioso. En 2019, un grupo de investigadores logró reducir el genoma de E. coli de 64 a 61 codones mediante la realización de 18,214 cambios, creando una versión denominada Syn61. Esta versión resistente a virus se está utilizando para desarrollar medicamentos más fiables y para la fabricación de nuevos materiales.
Recientemente, otro equipo de científicos, algunos de los cuales participaron en el proyecto de Syn61, ha conseguido reducir aún más el código genético de E. coli a 57 codones, denominando a esta nueva variante Syn57. Su trabajo ha sido publicado en la revista Science.
Un esfuerzo monumental en la reducción del genoma
Este nuevo logro representó un esfuerzo monumental, ya que el equipo realizó más de 101,000 cambios en los codones, dividiendo el genoma en 38 secciones y reemplazando meticulosamente los codones redundantes por codones sinónimos, aquellos que cumplen la misma función. Cada cambio requería que los investigadores evaluaran si la sustitución afectaría negativamente la viabilidad de la bacteria antes de proceder.
Los científicos explican: «Mapear y corregir en cada etapa de la síntesis a menudo fue crucial para permitir el siguiente paso. Estos experimentos ofrecen un paradigma para integrar el mapeo y la corrección de defectos ‘justo a tiempo’ en esquemas sintéticos, de modo que los defectos locales se identifiquen y corrijan de manera temprana en la síntesis, y los defectos de mayor alcance, potencialmente epistáticos o letales sintéticos, se identifiquen y corrijan a medida que surgen en el proceso de ensamblaje.»
Finalmente, el equipo logró acortar el código genético a 57 codones al reemplazar seis codones de sentido y un codón de parada por codones sinónimos. La nueva bacteria creada con este código es un organismo vivo, aunque su crecimiento es aproximadamente cuatro veces más lento que la cepa original, un problema que los investigadores esperan resolver en el futuro. Sin embargo, esta nueva cepa muestra un perfil de expresión génica distintivo, lo que indica una amplia adaptación fisiológica.
Las posibles aplicaciones de esta nueva cepa incluyen organismos resistentes a virus para biotecnología e industria, así como la síntesis de proteínas y polímeros con nuevas propiedades. Los investigadores se muestran optimistas respecto al potencial de esta nueva cepa, lo que también plantea interrogantes sobre si existen límites en la reducción del número de codones o en la creación de organismos con bioquímicas completamente novedosas.
Los autores del estudio afirman: «Este trabajo ejemplifica cómo la síntesis del genoma puede llevar las secuencias genómicas de los organismos a nuevas áreas del espacio de secuencias que pueden no haber sido accedidas por la vida natural.»
Escrito por Krystal Kasal, editado por Gaby Clark y revisado por Robert Egan. Este artículo es el resultado de un trabajo meticuloso. Confiamos en que lectores como tú mantengan el periodismo científico independiente.
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Más información:
Wesley E. Robertson et al, Escherichia coli con un código genético de 57 codones, Science (2025). DOI: 10.1126/science.ady4368
