La professoressa associata Kate Adamala è stata molto impegnata. Il suo laboratorio presso l’Università del Minnesota prende componenti chimici e parti biologiche morte e isolate — come DNA, membrane e ribosomi — e li assembla in cellule sintetiche per verificare se prenderanno vita… o almeno agiranno come se fossero vivi.
Quest’estate, il laboratorio di Adamala ha ottenuto una straordinaria scoperta. Hanno creato cellule sintetiche che possono nutrirsi, crescere e dividersi. Ha deciso di chiamarle SpudCells e afferma che dimostrano che un giorno sarà possibile costruire una cellula completamente vivente prodotta in laboratorio.
Il sogno di Adamala, e il sogno di altri biologi sintetici come lei, è produrre tutto quello di cui abbiamo bisogno — medicine, materiali e carburanti — usando cellule sintetiche come queste. Invece di fare affidamento all’infinito sulle petrolchimiche, Adamala crede che potremmo programmare le cellule per generare questi materiali in laboratorio, per un futuro più autosufficiente e rinnovabile.
«Risiedo nel Midwest, quindi abbiamo molta erba di prateria. Perché non prendere quell’erba di prateria e fermentarla in un giocattolo di plastica? È assolutamente possibile. Gli atomi ci sono. Noi semplicemente… non abbiamo un organismo vivente disposto e in grado di farlo.» La cellula sintetica potrebbe diventare in ultima analisi quel organismo.
Le cellule viventi possono spostare atomi con precisione millimetrica senza produrre una grande quantità di rifiuti tossici lungo il percorso. L’unico problema è che le cellule biologiche naturali sono troppo difficili da controllare.
Gli scienziati non comprendono ancora davvero come le cellule naturali riescano a fare tutto ciò che fanno. “Ho paura delle cellule,” dice Adamala. “Non credo che saremo mai in grado di capire una cellula vivente complessa. Quindi il mio approccio è che possiamo costruire una cellula per noi stessi.”
Per la serie Life From Scratch in tre parti di Unexplainable, ho parlato con alcune delle voci principali della biologia delle cellule sintetiche. Dalla creazione della prima cellula vivente al mondo con DNA sintetico, alla corsa per costruire salvaguardie contro una tecnologia che potrebbe distruggere il mondo, questa serie esplora la potenziale promessa e i rischi inquietanti della biologia delle cellule sintetiche.
Di seguito è riportato un estratto della mia conversazione con Adamala sulla grande svolta del suo laboratorio, tagliato per lunghezza e chiarezza. C’è molto di più nel podcast completo — e nell’intera serie — quindi ascoltate Unexplainable ovunque siate in ascolto di podcast, tra cui Apple Podcasts, Spotify e altro. È inoltre possibile guardare una versione video di questa conversazione su Netflix.
Qual è la grande ricerca che avete condiviso con il pubblico quest’estate?
Abbiamo creato una cellula in grado di nutrirsi, crescere e dividersi partendo da componenti chimici non viventi. Da molto tempo si realizzano cellule a partire da sostanze chimiche morte, ma nessuna di esse riusciva a realizzare quelle funzioni chiave della vita. Questa è la prima volta in cui cellule sintetiche riescono a crescere e a replicarsi in base alle proprie istruzioni.
Prima potevamo far crescere una cellula sintetica e dirle di crescere aggiungendole cose, ma le SpudCells crescono perché hanno voglia di farlo, perché le proteine al loro interno le dicono di crescere.
Quindi può crescere, può nutrirsi e può dividere. Sono vive?
Non penso che siano vive. Anche se compiono tutte quelle funzioni che noi riteniamo appartenenti solo alla vita, non le svolgono molto bene.
Devono ricevere praticamente ogni blocco costitutivo di cui hanno bisogno per vivere. La vita deve imparare a sopravvivere, e le cellule che abbiamo creato, anche se apparentemente sembrano svolgere le funzioni della vita, non hanno robustezza intrinseca. Se le condizioni non sono perfette al 100%, semplicemente si fermano.
Questo sembra una domanda semplice, ma dalla nostra conversazione ho l’impressione che sia forse un po’ più complicata di quanto sembri. Cosa rende qualcosa vivo?
È una domanda molto buona, e penso che la migliore risposta che possa offrire sia una citazione del giudice della Corte Suprema degli Stati Uniti, Potter Stewart. Ha detto: «Riconosco quando la vedo.» Non è una definizione scientifica, ma non esiste una definizione scientifica valida di vita.
C’è una definizione di vita della NASA che la NASA usa quando cerca vita nell’universo, e quella definizione dice “un sistema chimico autoreplicante capace di evoluzione darwiniana.”
E secondo la definizione NASA della vita, tu sei morta e anche io sarei morta perché non siamo in grado di auto-riprodurci. Per replicarmi, ho bisogno di mio marito. Quindi questo dimostra che le definizioni di vita sono molto imprecise e fortemente dipendenti dal contesto.
Non esiste una buona definizione di vita che possa coprire tutto ciò che istintivamente consideriamo vivo e allo stesso tempo escludere tutto ciò che tutti concordiamo non essere vivo. Ognuno definisce la vita secondo principi diversi.
Perché chiamare queste cellule SpudCells?
Volevamo evocare Sputnik. È stato il primo satellite artificiale, ed era in realtà un satellite piuttosto brutto — non faceva davvero nulla di ciò che fanno i satelliti moderni sofisticati — ma di fatto aprì l’era spaziale.
Ha mostrato alle persone che è possibile sfuggire al campo gravitazionale. Se possiamo mettere un satellite in orbita, forse possiamo mettere persone in orbita. E se possiamo mettere persone in orbita, forse possiamo uscire dall’orbita, andare sulla luna, e poi oltre la luna. Ha mostrato cosa è possibile. Ed è così che percepisco il ruolo di una SpudCell.
Quindi è quasi una prova di concetto?
Esatto. È una prova di concetto che si possono mettere insieme sostanze chimiche per formare una cellula. Da sola, non è un organismo particolarmente valido, ma spero dimostri alle persone che è possibile combinare chimici in qualcosa che possa crescere, dividersi, sottoporsi a selezione, e che apra questa era della biologia per me.
In che modo queste SpudCells fanno tutto ciò in modo diverso rispetto a una cellula naturale?
Il processo di nutrizione è molto simile a quello di batteri e altre cellule semplici. Quindi, quando vedono qualcosa di commestibile piuttosto grande, lo inglobano. Ed è ciò che fa la SpudCell.
Un po’ come due bolle di sapone che si uniscono?
Esatto. Due bolle di sapone, una è più grande, l’altra è più piccola, si uniscono, e quella più piccola incorpora il cibo.
La divisione però, è una storia diversa. La divisione è in realtà molto diversa da come si dividono le cellule naturali. Lo Spud è geneticamente codificato, quindi il genoma della cellula dirige la produzione delle proteine. E se ci sono abbastanza proteine su una membrana, la cellula inizia a dividersi.
Ti sembra di aver raggiunto una tappa importante con questo progetto?
Assolutamente. È una tappa enorme perché ci mostra che è possibile.
Fate guarda agli altri episodi della serie qui sotto:
