DNA CUALIFLOWER & CaMV

Daniel Rivera

DNA Cualiflower extracting, © D. Rivera 2009.

La coliflor es una planta receptora de uno de los virus más potentes de todas las Brassicaceae –brócoli, coliflor romanesca, repollo: el CaMV o virus del mosaico de la coliflor. Hace más de 20 años que se secuenció el genoma de este virus.

Se había observado que este virus ataca toda la planta, por lo que se investigó el gen responsable. El resultado fue el gen 35S, que hoy es utilizado para promover cualquier transformación genética que se quiera hacer y que se exprese en toda la planta.

La importancia de este potente gen CaMV se manifiesta la transcriptasa inversa y en su comportamiento de gen transposón, ambos responsables de invadir el genoma ya sea de la coliflor o de una planta genéticamente transformada.

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Lista de científicos artistas

Bio-arte

Genómica de Plantas

Luis HERRERA-ESTRELLA

Obra: Primer método de transferencia de genes bacteria/planta

Craig VENTER

Genómica Humana

obra: Mapa del Genoma Humano

Daniel GIBSON

Biologia Sintética

obra: Primera bacteria sintética

Kary MULLIS

Bioquímica

Obra: Invención del PCR -reacción en cadena de polimerasa

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ciencias computacionales

Isaac RUDOMÍN

Computación Gráfica

obra: Primer reporte de paralelismo utilizando GPU -Graphics Processor Unit-

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Ciencias Matemáticas

Topología

Grigory ("Grisha") PERELMAN

obra: Demostracion de la Conjetura de Poincaré

(o la naturaleza del espacio)

Bioarte

Daniel Rivera

 

La dualidad entre biología y arte corresponde a un interés de artistas más que de científicos. Una de las razones principales de esta suerte de migración de artistas hacia la biología se debe básicamente al agotamiento de la cultura.

El sistema de la cultura, es decir usos y costumbres, mitología, religión, cualquier creencia, dejó de aportar los elementos que pudieran generar algún impacto estético, o algún input para la producción de arte.

Faltaba explorar la estética científica. Del diseño de las especies realmente sabemos muy poco y lo que se sabe es el cliché darvinista. Modificar genéticamente las especies ya no es una condición estrictamente del mercado transgénico, por ejemplo, pero si una preocupación científica por preservar especies tanto de la actividad humana como del sobrecalentamiento global.

Entender la vida es una condición que tenemos todos los seres vivos. Hoy las preguntas de la ciencia contemporánea se dirigen mas a la pluralidad de otras formas de conocimiento que no sean el sistema de razonamiento humano, que al final de cuentas es un caso específico de la especie. Generalizarlo fue una aberración humanista del cual el arte fue un cómplice.

La interpretación de la ciencia establece que si observamos el mundo y las cosas, tendremos un mejor entendimiento y una armonía con el universo. Saber no es lo mismo que suponer, o adivinar, o temer: todos esos atributos del aberrante antropocentrismo.

Hoy ni siquiera la ciencia contemporánea puede establecer claramente la cadena alimenticia de las especies. Tampoco se ha podido entender la mecánica de la adaptación genética al medio ambiente, y menos el diseño de las especies mas allá de lo que proclamo Darwin.

Con la aparición de la biología molecular –una tarea que le asignaron los físicos cuánticos a los biólogos en los años 30 del siglo 20-, la interdisciplina crece cada día más. Hoy sabemos desde los Sistemas Complejos que si la vida es una condición de la materia, entonces podemos generar otras formas de vida, o cuando menos podemos agregarle otras letras al alfabeto genético.

La transferencia genética de una especie a otra, o el diseño sintético, es un proceso para entender mejor la vida. Tomar el DNA como soporte de expresión estética no es nada nuevo porque es un fenómeno cotidiano de la ciencia genómica.

El “bioartista” esta condicionado por la ciencia, aun los que trabajan con bacterias. Esto explica los elevados costos de producción de una pieza de bioarte. La enorme especialización de las disciplinas científicas dificulta la síntesis. Hoy un especialista en metabolómica se encuentra cada vez más lejos de la genómica o de la transcriptómica, aunque la biología sintética los reúna de nuevo bajo parámetros de la físico-matemática.

Probablemente se pueda decir que exista algo parecido en los procesos mentales entre el arte y la ciencia, pero las neurociencias todavía no vaticinan un resultado que explique este supuesto. Si el arte continua creyendo (Ascott) que el “arte muestra” y la “ciencia explica”, se seguirá ignorando la estética de la ciencia. O dicho en otras palabras, la estética seguirá estando secuestrada por el sistema del arte. Hasta la fecha ningún “bioartista” ha tocado la estética cotidiana de la investigación científica. Y no es casual, porque solo le interesa porque solo le interesa el producto, y esto a la ciencia le es realmente indiferente. Si se implementa en producto o no, no es cuestión de la ciencia. Si es un producto de la ciencia aplicada, entonces ese producto tiene muchas connotaciones, o digamos en palabras crudas, es un prototipo.

La seriación de un producto aplicado de la ciencia que pasa a la tecnología atraviesa toda la sociedad y por lo tanto trivializa el sistema del arte: museos, curadores, galeristas, coleccionistas. Entones cual seria el privilegio que pudiera tener el establishment del arte? tal vez los cinco minutos antes que se vuelva un producto masificado. Pero esa brevedad tiene otro inconveniente: el staff de museos, y en general de todo el sistema carece de los conocimientos con los que se produce un objeto estético en biología y arte, entonces el tiempo que le llevara entender el proceso para la comprensión estética, será tal que cuando lo entienda, las bases científicas que lo hicieron  ya habrán cambiado.

Se trata entonces de una chatarrización?. Es muy probable, pero todo parece indicar la mecánica biológica nos permita un tiempo para el deleite de un resultado, porque al final de cuentas somos materia orgánica, y la vida es un arreglo insertado en el tiempo. De ahí la pertinencia del bioarte.

 

Daniel Rivera

Colonia de bacterias "Sintia"

Image: J. Craig Venter Inst.

Sintia: ¿Biología o Arte?

                Daniel Rivera

 

Al principio de esta década se abrieron las expectativas reales para el desarrollo de un tipo de arte que tomara la estructura de la vida como soporte de expresión creativa. Desde entonces la biología empezó a proyectarse como una práctica artística, o cuando menos como una actividad estética.

            Aunque este paradigma pertenezca todavía a un reducido grupo, lo cierto es que la comunidad artística tecnológica interesada en el bio-arte, irrumpió en los medios, particularmente en Internet para dar a conocer esta discusión. Hoy existen programas de residencias para artistas en laboratorios de universidades y centros de investigación, principalmente en países de economías avanzadas.  

La polémica empezó con artistas que no solo reconocieron los Organismos Genéticamente Modificados (OGMs), si no que se “atribuían” su realización, una estrategia acostumbrada en el arte conceptual y en la poesía concreta.

Las ciencias genómicas ocuparon un lugar decisivo porque si la molécula del adn contiene toda la información de los seres vivos, entonces cualquier intervención en esta zona transformaría la historia de la vida.

La transformación genética adquirió un estatuto de arte. Por arte se entenderá el ejercicio creativo según el cual conocimiento, método científico y resultado, se presentan de acuerdo a un arreglo conceptual de interés estético.

Esta nueva práctica artística sitúa el resultado de las ciencias naturales como la instancia que dirige la visión del mundo. Sociedad y cultura se redefinen en función de este enfoque naturalista que devuelve la mirada a la comprensión existencial de las especies.

            Para la sociedad actual el naturalismo es la base de la pluralidad, de la adquisición de derechos civiles, del debate de identidad de géneros, diversidad sexual, agricultura y ecología, salud y alimentación. Hoy cualquier argumento político termina en la conjetura científica.

El avance de esta tendencia acelera el posicionamiento de la ciencia en el imaginario social. La Física Cuántica por ejemplo, no solo se entiende como la disciplina que dio origen a la biología molecular, sino también como el desarrollo de una sospecha: la vida es un arreglo no-lineal, un juego aleatorio del carbono.

Esa plasticidad del carbono es también una matemática discreta, una función de Caos, de Dinámica No Lineal, y/o de Sistemas Complejos.

Los comportamientos indeterministas son los que caracterizan los seres vivos. La visión del mundo dependerá entonces de la amplitud de las variables que conforman un modelo matemático discontinuo. La idea de las cosas y la descripción del mundo se hacen entonces cada vez más finas. Especulaciones fantásticas se convierten en trayectorias posibles.

El pensamiento lineal desaparece. Hoy difícilmente creemos en el argumento según el cual una cosa determina la otra, porque si esta casualidad ocurre, es solo un estado de un sistema que en cualquier momento se colapsa.

Los lenguajes esenciales de la vida se escriben con las sintaxis de la genómica, de la  proteómica, la biología sintética o la transcriptómica. Las gramáticas se construyen siguiendo las intrincadas reglas de la expresión genética, arreglos de aminoácidos, y los órdenes de trascripción RNA/DNA.

La vida transita hoy por la ingeniería y la simulación de procesos complejos que aumentan exponencialmente el volumen de interrogantes, principalmente aquellos que intentan definir el diseño de las especies.

Si uno de los objetivos del bio-arte es el de crear nuevos seres vivos –además de trabajar con ingeniería y biología celular, cultivo de tejidos, hasta taxonomía y otros enfoques–, entonces la bacteria Mycoplasma Genitalium G37, mejor conocida como Sintia, es el primer trabajo artístico hasta ahora realizado con un genoma completamente sintético.

Sintia no existía en la naturaleza. Pero no fue presentada como arte porque no existe en la sociedad algún mecanismo que interprete el resultado científico como una experiencia estética, y porque el territorio de la estética continúa secuestrado por el sistema del arte.

Sintia fue presentada como un logro de la biología sintética, la región más desarrollada de las ciencias biológicas, y la más observada por la ácida crítica ecologista. (Paradójicamente, fue el sector ecologista más conservador el que puso ese nombre, Sintia, aludiendo a la biología sin-t-ética).

Sintia fue realizada con una “ingeniería genética extrema” que convirtió a la oveja Dolly en una leyenda romántica y agreste.

Ya no se necesita insertar el ADN de uno de los padres en una célula embrionaria para su reproducción, ni aplicarle una descarga eléctrica al sistema para que inicie la división celular. La biología sintética puede reemplazar el ADN de la célula huésped natural por un ADN de otra especie.

Como las bacterias naturales, la Mycoplasma genitualium sintética, cuenta con el genoma mas pequeño hasta ahora encontrado que se cultiva en laboratorios. Como otras bacterias tiene un solo cromosoma.

La primera parte del proceso de la síntesis se hizo in Vitro, separando en grupos los 582,970 pares de bases que componen el genoma de la bacteria. Se repartieron en 101 “cassettes” de 5 a 7 kilobases de extensión.

Una vez aislados se clonaron, se  agregaron y quitaron genes, se diseñó el vector de transformación para cada segmento. A partir de ahí sería mas fácil elaborar un vector para todo el cromosoma. Un vector es un agente que transfiere información genética de un organismo a otro.

A esta edición, se le añadió un gen que expresa la resistencia a la aminoglicosida para evitar que infectara mamíferos –cabe recordar que esta bacteria se instala en la próstata del macho cabrío. De igual manera, se quitaron algunos genes que no codifican ninguna proteína, y se introdujo un gen marcador que expresa el color azul.

Se les puso una “marca de agua” a los “cassettes” para identificar la transformación. Esta marca de agua es una serie pequeña de pares de bases que en realidad constituyen un gen saltarín o transposón.

Después de haber hecho esto, se pasó cada fragmento del material genético o “cassette” a la bacteria Escherichia coli, muy conocida en los laboratorios.  Allí se ensambló la mitad del cromosoma sintético porque la E. Coli no soporta largas cadenas de ADN. Se tuvo que recurrir a la Saccharomyces cerevisiae –levadura utilizada en la producción de cerveza-, que tiene la propiedad de tolerar cadenas largas de material genético y que puede tomarlo sin importar su procedencia. Para este caso se requería una capacidad de 2 megabases.

Allí, in vivo y mediante un sistema enzimático largo y complicado, se descompactaron los “cassettes”, se ensambló todo el material genético y se pudo clonar el cromosoma sintético completo, utilizando el método de transformación por recombinación asociativa.

El objetivo se había cumplido: Sintia vivía y se podía replicar sin tomar ninguna huella genética de la levadura! Craig Venter llama a esto “un software que modifica el hardware”.

Sintia se convirtió en un paradigma radicalmente nuevo porque se trata de un transplante total de ADN, a diferencia de la ingeniería genética tradicional –particularmente en plantas, que inserta genes en segmentos aleatorios del genoma receptor.

Los experimentos se documentaron paso a paso utilizando la electroforesis –una biotecnología que separa las biomoléculas, y se comprobó la transformación usando las pruebas mas contundentes de ADN: PCR y Southern.

El método fue dirigido por Daniel Gibson y sus colaboradores entre ellos un premio Nóbel. Mientras el artículo estaba en prensa, se detectó que el vector del cromosoma no estaba en el lugar donde debería estar. Sin embargo, la transformación se había logrado.  ¿A qué se debe?  ¿Cómo se arregla realmente la vida?

Cabe añadir que la biología sintética es una disciplina que se define como la síntesis de biomoléculas o ingeniería de sistemas biológicos con funciones nuevas que no se encuentran en la naturaleza. La integran varias disciplinas científicas como la Dinámica No Lineal, la Física de Sistemas Complejos, la Ingeniería y la Biología Molecular.

La descripción de este trabajo se encuentra en el artículo Complete Chemical Synthesis, Assembly, and Cloning of a Mycoplasma genitalium Genome, aparecido en Science, Vol. 319  29 February 2008. 

Con un paradigma como éste, surge la pregunta: ¿es biología o es arte?

Suponiendo que se tratara de dos órdenes distintos, entonces será la neurociencia quien pueda responder la pregunta, aunque ahora no le puede interesar ese tipo de interrogantes. Hasta la fecha solo se conoce la zona del cerebro que realiza el juicio estético, pero en la zona periofrontal se realizan también varias actividades, una de ellas tiene que ver con la adaptación.

 De acuerdo al paradigma del naturalismo, se cree que la belleza o la idea de belleza es un mecanismo de adaptabilidad. Si esto es cierto, entonces se trataría de una propiedad de todos los seres vivos, pero estamos lejos de traspasar la barrera de las especies.

Del diseño de las especies solo se tienen aproximaciones como la idea del “relojero ciego” de Dawkin, o la idea funcionalista del darvinismo, según la cual cada especie, órgano, morfología, color, etc., se trazaron para garantizar la sobrevivencia y cumplir reglas de la cadena alimenticia.

La vida, de acuerdo a la conceptualización basada en sistemas complejos, es “una condición de la materia” como asegura S, Kauffman. Si el material biológico viaja por el espacio interestelar, solo podemos asegurar que la vida en la tierra ocurre por una circunstancia particular relacionada con el agua, clima, sistema solar, etc. Pero nada asegura que la vida se tenga que seguir escribiéndose con el mismo alfabeto: adenina-guanina-timina-citosina.

Si creemos en la evolución, y si es verdad que ésta se determinada por unidades transferibles que re-crean la vida, entonces Sintia seguirá siendo un ejemplo de bio-arte. Aunque el arte se encuentre ocupado en redefinirse así mismo, o más bien, siga comprometido con la cultura, un sistema ajeno a la condición biológica.