Cientistas da Universidade de Minnesota anunciaram nesta quarta-feira, 1º, a criação de células sintéticas capazes de se alimentar, crescer, se reproduzir e competir por comida entre si.

Batizadas de SpudCell, essas células foram construídas em laboratório a partir de ingredientes químicos e contêm apenas 36 genes. Para efeito de comparação, o genoma humano tem cerca de 20 mil genes codificadores de proteínas, e até a bactéria mais simples usada em pesquisas, a Escherichia coli, carrega 4.460.

"É uma célula que foi construída, não nascida. É artificial, mas faz o que as células fazem", disse Drew Endy, biólogo sintético da Universidade Stanford que colaborou com a pesquisa.

Como a SpudCell foi construída

A criação das células foi um processo de tentativa e erro que levou anos. A pesquisadora Kate Adamala, que liderou o trabalho, partiu de um desafio central na biologia sintética: como fazer uma célula artificial se dividir.

Células naturais se dividem com a ajuda de proteínas que formam um anel na parede interna da célula, que vai se contraindo até separar a célula em duas. Em vez de reproduzir esse mecanismo complexo, Adamala optou por uma abordagem diferente. Pesquisadores de biofísica haviam descoberto que certas proteínas fixadas a membranas criam pressão suficiente para dobrá-las.

A equipe criou bolhas artificiais capazes de capturar proteínas que flutuavam ao redor delas. Quando uma bolha acumulava proteínas suficientes, sua superfície dobrava para dentro até se dividir em duas. Simples na teoria; um ano de experimentos na prática. "Mas quando funciona, funciona", disse Adamala.

Com esse problema resolvido, a equipe passou a montar a célula completa. O processo começou com a preparação de um caldo contendo cerca de cem tipos de proteínas e moléculas necessárias para as reações químicas básicas de uma célula — incluindo a produção de novas proteínas a partir de genes. A esse caldo foram adicionados 36 genes, tomados emprestados de um vírus e da bactéria E. coli, responsáveis por funções básicas como a cópia do DNA.

Quando os pesquisadores acrescentaram os componentes das membranas, eles se organizaram espontaneamente em bolhas, cada uma englobando uma porção do caldo. Muitas dessas bolhas acabaram encapsulando a combinação certa de genes, proteínas e moléculas — e começaram a realizar as reações químicas características de células reais.

Alimentação, crescimento, reprodução e evolução

As SpudCells absorvem moléculas pequenas por canais em suas superfícies. Para compostos maiores, os pesquisadores introduziram bolhas menores carregadas de proteínas, as células se fundiam a essas bolhas para obter o que estava dentro. Alimentadas, as células cresciam até atingir tamanho suficiente para se dividir.

O achado mais surpreendente veio quando os pesquisadores testaram se as células poderiam evoluir. Eles criaram uma versão mutante da SpudCell, que se ligava com mais eficiência às bolhas de alimento, e misturaram as duas versões em proporções iguais. Após cinco gerações competindo pelo mesmo recurso, as mutantes superaram as originais em número. Isso indica que as SpudCells têm uma capacidade rudimentar de evolução por seleção.

"Esse é o feito que abala o chão aqui", disse Roseanna Zia, bióloga computacional da Universidade do Missouri. A possibilidade de colocar diferentes células sintéticas para competir entre si permitirá aos cientistas desenvolver versões mais sofisticadas muito mais rapidamente.

Ainda há limitações importantes. A SpudCell não consegue produzir ribossomos — as fábricas moleculares responsáveis por fabricar proteínas. Por isso, os pesquisadores precisam fornecer ribossomos prontos às células. Esses ribossomos se deterioram com o tempo, e depois de cinco a dez gerações as células param de funcionar. "Não quero dizer que morre, mas para de funcionar", disse Adamala.

O que essa pesquisa abre para o futuro

A SpudCell é descrita por seus criadores como um ponto de partida, não um destino. Adamala e Endy fundaram uma organização sem fins lucrativos chamada Biotic, que prevê investir centenas de milhões de dólares na próxima década para tornar as SpudCells mais "vivas" e acessíveis a outros laboratórios. Centenas de cientistas devem se unir ao esforço. O primeiro encontro está marcado para setembro, na Filadélfia.

As aplicações potenciais são amplas: células sintéticas poderiam ser projetadas para produzir novos tipos de medicamentos, capturar dióxido de carbono da atmosfera em larga escala ou sintetizar proteínas que células naturais não conseguem produzir. "Agora podemos pensar em fazer química que mal começamos a compreender", disse John Glass, biólogo sintético do Instituto J. Craig Venter.

Há também preocupações éticas. Versões futuras das SpudCells poderiam ser mais robustas e, em tese, poderiam ser usadas de forma não ética — inclusive para produzir armas. Endy argumenta que uma comunidade de pesquisa aberta e transparente é a melhor forma de antecipar e prevenir esses riscos. "Podemos ter essas conversas agora, em vez de esperar que outra pessoa faça isso e então reagirmos", disse ele.

A comparação que Endy usa para situar a descoberta é precisa em sua modéstia: a SpudCell seria o equivalente biológico do avião dos irmãos Wright, que voou por 12 segundos em 1903. "O voo de 12 segundos dos Wright não nos deu um Boeing 737", disse Endy. "Isso é apenas o começo."