¿Qué tiene que ver la biología con la química?
La biología es química. A menudo se recurre a los sistemas biológicos para inspirarse en la búsqueda de nuevas reacciones y catalizadores. Basta con pensar en la célula de un microorganismo. En su interior, se utilizan enzimas metabólicas asombrosamente eficaces para transformar materiales de partida sencillos y abundantes en productos naturales bellamente complejos. Los químicos no pueden competir con la naturaleza en este aspecto.

¿Qué es la biología sintética?
La biología sintética consiste en construir sistemas artificiales que puedan hacer algo útil. Por ejemplo, podemos utilizar nuestros conocimientos de química enzimática para codificar genéticamente una vía sintética dentro de una secuencia de ADN. Una vez dentro de un microbio, este ADN obligará a la célula a producir la molécula que deseemos. Para establecer una analogía, esto equivale a un matraz de reacción que produce todos los catalizadores y reactivos para una síntesis total deseada en el punto exacto de la ruta sintética que se requiere, realizada en agua utilizando materiales renovables y completada en menos de un día. Si pudiéramos hacer esto en un laboratorio o a escala industrial, haría que cualquier proceso químico fuera increíblemente eficiente.
¿Cuáles son las ventajas de la biología sintética?
Hay muchas. Para empezar, los productos que queremos pueden obtenerse directamente de materiales de partida como la glucosa, el CO2 o el metano. Una vez identificadas las mejores enzimas, pueden trasladarse entre diferentes especies; incluso podemos conectar vías enteras mediante ingeniería genómica. Los productos intermedios reactivos y tóxicos pueden contenerse en compartimentos subcelulares, reduciendo los residuos peligrosos. Y el producto final puede ser exportado desde la célula utilizando vías de secreción naturales, lo que significa que no tenemos que realizar difíciles purificaciones.

¿Por qué no se utiliza más la biología sintética?
No disponemos de enzimas que puedan igualar todas las reacciones conocidas de la química orgánica, por lo que la biología sintética no puede rivalizar con la diversidad de compuestos a los que se puede acceder por métodos tradicionales. Además, muchas moléculas de importancia comercial contienen motivos estructurales que no pueden fabricarse mediante la química enzimática conocida. Por este motivo, muchos de los bioprocesos actuales producen productos intermedios sintéticos, que luego se extraen y se siguen desarrollando en un laboratorio de química sintética para obtener el producto final.
¿Podemos desarrollar las enzimas que necesitamos?
Esperamos que sí. La biología moderna está tratando de resolver esta laguna en la reactividad utilizando la misma herramienta que la hizo posible en primer lugar: la evolución.
La evolución dirigida es un método que trata de imitar la selección natural para obtener los genes/funciones que queremos. Los investigadores pueden identificar las similitudes entre las reacciones enzimáticas y las reacciones químicas en el laboratorio y luego tratar de seleccionar repetidamente los genes que muestran esta función. Esto da lugar a enormes bibliotecas de genes mutados, a partir de los cuales se pueden identificar variantes muy activas.
Ahora existen enzimas que pueden realizar funciones que no se ven en la naturaleza pero que son muy útiles para los químicos. Es sólo cuestión de tiempo que estas nuevas familias de enzimas de diseño se integren en vías metabólicas diseñadas.
¿Significa esto que los químicos no serán necesarios?
En absoluto. De hecho, significa lo contrario. Los químicos ofrecen una comprensión molecular única de la biología. Son indispensables para la biología sintética, y el mejor enfoque para crear las moléculas que necesitamos probablemente implique el uso de herramientas de ambos campos. Los químicos pueden hacer mucho, como utilizar fuentes de carbono sostenibles en los procesos existentes, desarrollar catalizadores biocompatibles o diseñar nuevos cofactores catalíticos para su uso en metaloenzimas artificiales. Todos estos avances son apasionantes para los biólogos sintéticos, lo que significa que el futuro de ambas ciencias probablemente esté aún más entrelazado.