Toda a vida, todos os seres vivos conhecidos
são criados segundo as informações no ADN.
O que é que isto significa?
Significa que, tal como a língua inglesa é formada por letras do alfabeto
que, combinadas em palavras,
me permitem contar-vos a história que vou contar,
o ADN é formado por letras genéticas que, quando combinadas em genes,
permitem que as células produzam proteínas,
cadeias de aminoácidos que formam estruturas complexas
que realizam as funções que permitem que uma célula faça o que faz,
contar as suas histórias.
O alfabeto inglês tem 26 letras e o alfabeto genético tem quatro.
São muito conhecidas. Já devem ter ouvido falar delas.
São frequentemente referidas como G, C, A e T.
Mas é espantoso que a diversidade da vida
seja o resultado dessas quatro letras genéticas.
Imaginem o que seria se o alfabeto inglês só tivesse quatro letras.
Que tipo de histórias seríamos capazes de contar?
E se o alfabeto genético tivesse mais letras?
A vida formada com mais letras poderia contar histórias diferentes,
talvez histórias mais interessantes?
Em 1999, o meu laboratório em La Jolla, na Califórnia,
começou a trabalhar nesta questão com o objetivo de criar organismos vivos
com ADN composto por seis letras genéticas,
as quatro letras naturais, mais duas letras criadas pelo homem.
Um tal organismo seria
a primeira forma de vida radicalmente alterada, jamais criada.
Seria uma forma semissintética de vida
que contém mais informações do que a vida jamais teve.
Seria capaz de fabricar novas proteínas.
proteínas criadas a partir de mais do que os 20 aminoácidos normais
que são habitualmente usados para criar proteínas.
Que tipo de histórias poderia essa vida contar?
Com o poder da química sintética e da biologia molecular,
e menos 20 anos de trabalho,
criámos bactérias com ADN de seis letras.
Vou dizer-vos como o fizemos.
Aprendemos nas aulas de biologia dadas no secundário,
que as quatro letras naturais se juntam para formar dois pares de bases.
O G forma par com o C e o A forma par com o T.
Assim, para criar as nossas novas letras,
sintetizámos centenas de novos candidatos, novas letras candidatas,
e examinámos a sua capacidade para se unirem umas com as outras.
Ao fim de 15 anos de trabalho,
descobrimos duas que formam par muito bem,
pelo menos num tubo de ensaio.
Têm nomes complicados
mas vamos chamar-lhes X e Y.
Depois, precisávamos de encontrar uma forma de introduzir X e Y nas células
e descobrimos que uma proteína que faz uma coisa semelhante nas algas
funcionava nas nossas bactérias.
A última coisa que precisávamos de fazer era mostrar que, munidas de X e Y,
as células podiam crescer e dividir-se e manter o X e o Y no seu ADN.
Tudo o que fizemos até aí levou mais tempo do que esperávamos
— eu sou uma pessoa muito impaciente —
mas este, o passo mais importante, decorreu mais depressa do que eu sonhava,
na prática, imediatamente.
Num fim de semana em 2014,
um universitário do meu laboratório criou bactérias com ADN com seis letras.
Vou aproveitar a oportunidade para as apresentar agora mesmo.
Esta é uma foto delas.
São os primeiros organismos semissintéticos.
As bactérias com ADN com seis letras, são giras, não são?
Talvez alguns de vocês ainda estejam a pensar: porquê?
Por isso, vou falar mais um pouco sobre as nossas motivações,
tanto conceptuais como práticas.
Conceptualmente, as pessoas pensam no significado da vida,
porque é que é diferente das coisas que não são vivas
— sempre pensaram nisso.
Muitos pensam que a vida é uma coisa perfeita,
consideram-na como prova da existência de um criador.
As coisas vivas são diferentes porque um deus lhes instilou um sopro.
Outros procuraram uma explicação mais científica,
mas penso que podemos presumir
que consideram que as moléculas da vida são especiais,
que a evolução as otimizou durante milhares de milhões de anos.
Qualquer que seja a nossa perspetiva,
parecia impossível que os cientistas criassem novas partes
que funcionassem no interior das moléculas naturais da vida
sem estragarem tudo.
Mas até que ponto nós somos criados ou evoluímos de forma perfeita?
Até que ponto são especiais as moléculas da vida?
Estas perguntas pareciam ser impossíveis de fazer
porque não tínhamos nada com que comparar a vida.
Agora, pela primeira vez, o nosso trabalho sugere
que, talvez, as moléculas da vida não sejam assim tão especiais.
Talvez a vida, tal como a conhecemos, não seja a única forma possível.
Talvez não sejamos a única solução, nem sequer a melhor solução,
mas apenas uma solução.
Estas questões abordam problemas fundamentais sobre a vida
mas talvez pareçam um pouco esotéricas.
E quanto às motivações práticas?
Queríamos explorar que tipo de histórias novas
a vida poderia contar, com um vocabulário aumentado.
As histórias aqui são as proteínas que uma célula produz
e as funções que as células têm.
Que tipo de novas proteínas com novos tipos de funções
podem os nossos organismos fabricar e talvez mesmo usar?
Temos algumas ideias em mente.
A primeira é levar as células a fabricar proteínas para nosso uso.
As proteínas são usadas hoje
para uma gama cada vez mais ampla de diversas aplicações,
de materiais que protegem os soldados de ferimentos
até aparelhos que detetam compostos perigosos,
mas, pelo menos para mim,
a aplicação mais interessante são as proteínas medicamentos.
Apesar de relativamente novas,
as proteínas medicamentos já revolucionaram a medicina.
Por exemplo, a insulina é uma proteína.
Provavelmente já ouviram falar nisso, é fabricada como um medicamento
que alterou por completo como tratamos os diabetes.
Mas o problema é que as proteínas são muito difíceis de fabricar
e a única forma prática de as obter é levar as células a fabricá-las.
Claro, com células naturais,
podemos levá-las a fabricar proteínas com os aminoácidos naturais
Assim, as propriedades que essas proteínas tiverem
as aplicações para o que puderem ser desenvolvidas,
estão limitadas, pela sua natureza,
aos aminoácidos dessas proteínas.
Aqui estão
os 20 aminoácidos normais que são ligados para fazer uma proteína
— e penso que podem ver que não têm um aspeto diferente.
Não proporcionam muitas funções diferentes.
Não permitem fazer muitas funções diferentes.
Comparem isso com as moléculas
que os químicos sintéticos fabricam como medicamentos.
São mais simples do que as proteínas
mas são criadas a partir de uma gama muito mais ampla de coisas diversas.
Não liguem aos pormenores moleculares,
mas penso que podem ver como são diferentes.
De facto, é essa diferença que torna os medicamentos tão bons
para tratar diversas doenças.
É muito animador pensar
que tipo de novas proteínas medicamentos podemos desenvolver,
se pudermos criar proteínas a partir de coisas mais diversas.
Talvez possamos obter organismos semissintéticos
para fazer proteínas que incluam novos aminoácidos diferentes,
talvez aminoácidos selecionados para dar às proteínas
alguma propriedade ou função desejada.
Por exemplo,
muitas proteínas não são estáveis quando as injetamos nas pessoas.
Degradam-se rapidamente ou são eliminadas
e isso faz com que deixem de ser medicamentos.
E se pudéssemos fazer proteínas com novos aminoácidos
com coisas a eles ligadas
que as protejam do meio ambiente
que evitem que elas se degradem ou sejam eliminadas,
para serem medicamentos melhores?
Poderemos fazer proteínas com pequenos dedos ligados
que especificamente se agarrem a outras moléculas?
Muitas moléculas falham no desenvolvimento de medicamentos
porque não são específicas para encontrar o seu alvo
no ambiente complexo do corpo humano.
Será que podemos agarrar nessas moléculas e torná-las parte de novos aminoácidos
que, quando incorporados numa proteína,
sejam guiados por essa proteína até ao seu alvo?
Iniciei uma empresa de biotécnica chamada Synthorx.
Synthorx refere-se a um organismo sintético
com um X no fim porque é o que fazemos com empresas de biotécnica.
(Risos)
A Synthorx está a trabalhar com o meu laboratório
e estão interessados numa proteína que reconheça um determinado recetor
na superfície das células humanas.
Mas o problema é que também reconhece
outro recetor na superfície das mesmas células
e isso torna-a tóxicas.
Assim, talvez possamos produzir uma variante dessa proteína
em que a parte que interage com esse segundo mau recetor
fique bloqueada por qualquer coisa tipo um grande escudo,
para que a proteína só interaja com o primeiro bom recetor.
Isso seria muito difícil ou mesmo impossível de fazer
com os aminoácidos normais
mas não com aminoácidos que sejam especialmente concebidos para esse fim.
Pôr as nossas células semissintéticas a atuar como pequenas fábricas
para produzir melhores proteínas medicamentos
não é a única possível aplicação interessante,
porque são as proteínas que permitem que as células façam o que fazem.
Portanto, se tivermos células que façam novas proteínas com novas funções,
poderemos levá-las a fazer coisas que as células naturais não fazem?
Será que podemos desenvolver organismos semissintéticos
que, quando injetados numa pessoa procurem células cancerosas
e, só quando as encontrarem, segreguem uma proteína tóxica que as mate?
Será que podemos criar bactérias que comam diferentes tipos de óleo,
talvez para limpar um derrame de petróleo?
Estes são apenas alguns tipos de histórias
que vamos ver se a vida com um vocabulário alargado pode contar.
Soa bem, não é?
Injetar nas pessoas organismos semissintéticos,
despejar milhões e milhões de litros das nossas bactérias nos oceanos
ou na nossa praia preferida?
Esperem um pouco, isto parece muito assustador.
Este dinossauro é muito assustador.
Mas há outro aspeto.
Os nossos organismos semissintéticos, para sobreviverem,
precisam de ser alimentados com os químicos precursores de X e Y.
X e Y são totalmente diferentes de tudo o que existe na natureza,
As células não os contêm nem têm possibilidade de os fazer.
Por isso, quando os preparamos,
quando os desenvolvemos no ambiente do laboratório,
podemos alimentá-las com muita comida artificial.
Depois, quando os colocamos numa pessoa ou numa praia,
onde já não têm acesso a essa comida especial,
podem desenvolver-se durante algum tempo, podem sobreviver um pouco,
talvez o tempo suficiente para realizar qualquer função pretendida
mas depois começam a ficar sem comida.
Começam a ter fome.
Morrem de fome e desaparecem.
Assim, não só podemos obter vida para contar novas histórias,
como temos de dizer à vida quando e onde contar essas histórias.
No início desta palestra, eu disse que relatámos em 2014
a criação de organismos semissintéticos que armazenam mais informações,
X e Y, no seu ADN.
Mas todas as motivações de que acabei de falar
exigem que as células usem o X e o Y para fazer proteínas,
por isso começámos a trabalhar nisso.
Ao fim de uns anos, mostrámos que a célula podia aceitar ADN com X e Y
e copiá-lo no ARN, a cópia de trabalho do ADN.
No final do ano passado,
mostrámos que elas podiam usar o X e o Y para fazer proteínas.
Elas aqui estão, as estrelas do espetáculo,
os primeiros organismos semissintéticos totalmente funcionais.
(Aplausos)
Estas células são verdes porque estão a marcar uma proteína que é verde.
É uma proteína muito conhecida, proveniente da medusa
que muitas pessoas usam na sua forma natural
porque é fácil de ver que somos nós que a fazemos.
Mas, dentro de cada uma destas proteínas,
há um novo aminoácido
com que a vida natural não consegue criar proteínas.
Todas as células vivas, cada célula viva,
fez cada uma das suas proteínas
usando um alfabeto genético de quatro letras.
Estas células estão vivas, desenvolvem-se e fabricam proteínas
com um alfabeto de seis letras.
São uma nova forma de vida.
Esta é uma forma de vida semissintética.
Então, e quanto ao futuro?
O meu laboratório já trabalha na expansão do alfabeto genético de outras células,
incluindo as células humanas
e estamos a preparar-nos para começar a trabalhar em organismos mais complexos.
Pensem em vermes semissintéticos.
A última coisa de que quero falar
a coisa mais importante que quero dizer
é que chegou a era da vida semissintética.
Obrigado.
(Aplausos)
Chris Anderson: Floyd, isto é espantoso.
Queria perguntar-te,
quais são as implicações do vosso trabalho
para como devemos pensar na possibilidade de vida
no universo, noutro sítio qualquer?
Parece que grande parte da vida ou grande parte das nossas suposições
se baseiam no facto de que tem de ser o ADN,
mas será possível que o espaço possível das moléculas auto-replicadas
seja muito maior do que o ADN, mesmo um ADN com seis letras?
Floyd Romesberg: Absolutamente, penso que tens razão.
Penso que o nosso trabalho mostrou
que sempre existiu esse preconceito
de que somos perfeitos, somos o máximo,
de que Deus nos criou assim,
de que a evolução nos aperfeiçoou assim.
Fizemos moléculas que funcionam para além das naturais
e penso que isso sugere que quaisquer moléculas
que obedeçam a leis fundamentais da química e da física
— e podemos otimizá-las —
podem fazer aquilo que fazem as moléculas naturais da vida.
Não há nenhuma magia aqui.
Penso que sugere
que a vida pode evoluir de formas diferentes,
talvez tal como nós, com outros tipos de ADN,
talvez coisas sem nenhum ADN.
CA: Na tua ideia,
até que ponto pode ser essa possibilidade de espaço?
Saberemos? Vai haver muitas coisas parecidas com uma molécula de ADN
ou radicalmente diferentes que se possam reproduzir
e criar organismos vivos?
FR: A minha opinião é que, se encontrarmos nova vida,
podemos nem sequer reconhecê-la.
CA: Daí essa obsessão com a pesquisa de planetas Godilock
exatamente no local certo, com água e tudo o mais,
talvez seja uma premissa muito provinciana.
FR: Bom, se quisermos encontrar alguém com quem falarmos, não será,
mas, se quisermos encontrar apenas uma qualquer forma de vida,
penso que tens razão,
CA: Obrigado por nos teres surpreendido. Muito obrigado, Floyd.
(Aplausos)