Este año comenzaremos a descubrir más moléculas biológicas nuevas.

“La amplitud de la biología y la enorme flexibilidad del material genético nos proporcionará una plataforma ideal para explorar un número ilimitado de moléculas en busca de nuevos materiales y soluciones”.

La gran mayoría de las cosas que vemos, tocamos y usamos en nuestra vida diaria se derivan del aceite, que proporciona elementos químicos para innumerables alimentos básicos.

Sin embargo, hemos comenzado a alcanzar los límites combinatorios de estos bloques simples. Los materiales que usamos en nuestra vida diaria tienen el mismo aspecto que hace 100 años; la innovación de materiales se ha detenido debido a la falta de nuevos ingredientes moleculares.

Al mismo tiempo, han aumentado las exigencias que imponemos a los materiales. Ahora miramos los materiales biológicos para resolver desafíos que alguna vez se pensó que eran problemas de ingeniería, por ejemplo, el desarrollo de procesos celulares para una desalinización de agua más eficiente; creando moléculas biológicas que nos ayudarán a construir prótesis médicas más cómodas; y microbios de ingeniería que podrían limpiar los derrames de petróleo bajo el agua. A partir de este año, encontraremos los fundamentos de estos materiales no en tecnologías basadas en aceite, sino en biología.

La biología nos da acceso a un amplio conjunto de bloques químicos para producir nuevos materiales, muchos de los cuales también pueden tener un impacto ambiental menor que los productos del petróleo. Podemos utilizar, y transformar, células de levadura, bacterias y hongos filamentosos naturales para producir nuevas moléculas de una manera eficiente, económica y, a menudo, ambientalmente sostenible.

Hace tiempo que comprendo la posibilidad de fabricar materiales en organismos vivos. Sin embargo, hasta hace poco, la complejidad y la imprevisibilidad de los sistemas biológicos nos han impedido realizar avances sustanciales en la biología de la ingeniería. Hay muchas más formas de modificar el ADN de un organismo unicelular simple, por ejemplo, que átomos en el universo. Los enfoques manuales tradicionales no han permitido a los científicos comprender y explotar completamente estas posibilidades. Sin embargo, utilizando técnicas avanzadas de computación y automatización, ahora podemos explorar el vasto espacio de búsqueda de la biología, lo que nos permite adentrarnos en un mundo de producción orgánica.

Para aprovechar la gran cantidad de posibilidades en un genoma se requieren nuevas técnicas e innovación interdisciplinar. Mi empresa, Zymergen, combina las pruebas de hipótesis tradicionales con un enfoque automatizado que nos permite diseñar miles de experimentos de “probar todo” que se dirigen a genes tanto en la pista como fuera de ella. Usamos aprendizaje automático y métodos de laboratorio de alta velocidad para modificar el genoma de un microbio y medir los cambios externos resultantes.

De esta forma podemos encontrar cambios genéticos que han tenido impacto en un determinado rasgo sin entender necesariamente por qué los cambios han dado lugar a ese fenotipo. (De hecho, muchos rasgos útiles son el resultado de modificaciones genéticas para las que aún no se conoce una función, éxitos que serían casi imposibles de lograr utilizando pruebas de hipótesis convencionales).

En 2019, veremos descubrimientos de muchas moléculas biológicas nuevas, así como nuevas formas de producir sustancias conocidas en microorganismos. Los investigadores ya han encontrado nuevos adhesivos y recubrimientos basados ​​en materiales biológicos, que han logrado producir en microorganismos procesados.

Empresas como Bolt Threads, con sede en Emeryville, California, han diseñado microbios para producir moléculas que pueden convertirse en un hilo estructuralmente similar a la seda de araña. El próximo año, esperamos usar el mismo enfoque para descubrir moléculas que eventualmente reemplazarán a la lana. Y ya estamos viendo el desarrollo de carne sin animales para reemplazar la carne molida, diseñada por compañías como Impossible Foods, que están trabajando para producir proteínas de tipo hemo en levadura.

2019 será el año en el que descubriremos moléculas y propiedades aún desconocidas para los humanos. La amplitud de la biología y la enorme flexibilidad del material genético nos proporcionarán una plataforma ideal para explorar un número ilimitado de moléculas en busca de nuevos materiales y soluciones. Con el tiempo, dejaremos atrás los hidrocarburos y entraremos verdaderamente en la era biológica.

Joshua Hoffman es el cofundador y CEO de Zymergen

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