Biologia sintetica -- imaginar es poder | Alejandro Nadra | TEDxRiodelaPlata

Summary

La biología sintética es una disciplina innovadora que utiliza organismos modificados o diseñados para abordar desafíos prácticos y urgentes. Los biólogos sintéticos combinan 'biobloques' de ADN para crear organismos con funciones específicas, desde la generación de energía limpia hasta el tratamiento de enfermedades. Este campo también permite la creación de un banco de sangre artificial, la detección de contaminación y la mejora de la salud humana al modificar bacterias intestinales. A pesar de las posibles preocupaciones, existe un control riguroso para evitar el desarrollo de armas biológicas. Un proyecto destacado es el desarrollo de un kit de detección de arsénico en el agua, que ganó un premio en una competencia internacional. La biología sintética es un campo en crecimiento impulsado por la imaginación y la capacidad de resolver problemas complejos.

Takeaways

• 🌿 La biología sintética es el diseño de organismos para ayudarnos a lograr algo, desde lo abstracto como el estudio de la vida hasta lo tangible y urgente como tratar una enfermedad.
• 🧬 Los biobloques son unidades funcionales hechas de ADN que se pueden combinar fácilmente para crear organismos con funciones específicas.
• 🧪 La innovación en biología sintética se logra modificando o creando nuevos organismos vivos utilizando biobloques, similares a los bloques de Lego.
• 🔬 Los biobloques se diseñan para realizar funciones específicas, como generar color rojo, olor a plátanos o hemoglobina, cuando se colocan en una célula.
• 🤝 La comunidad de biología sintética promueve la colaboración y el compartir de biobloques, lo que permite a los investigadores y usuarios crear y modificar organismos para diferentes propósitos.
• 🚫 Existen controles en la biología sintética para evitar la creación de armas biológicas, como la prohibición de que las empresas que fabrican ADN produzcan toxinas o patógenos.
• 🌱 Los microorganismos, como las bacterias y el hongo, son utilizados en biología sintética para mejorar la salud, el estudio de la vida y la producción de alimentos y medicinas.
• 🌐 La biología sintética puede ser utilizada para modificar microorganismos que viven dentro de nosotros, los cuales pueden ser clave para una vida más saludable.
• 🏆 Uno de los mayores logros de la biología sintética fue la producción del primer genoma artificial, lo que permite la creación de nuevas especies a partir de compuestos químicos en el laboratorio.
• 💡 Los proyectos de biología sintética a menudo son impulsados por estudiantes, cuya entusiasmo y naivez pueden dar lugar a proyectos innovadores.
• 🥇 Un equipo de estudiantes de la Universidad de Buenos Aires diseñó un kit fácil de usar para detectar arsénico en el agua, utilizando herramientas de biología sintética y ganando un premio en una competencia internacional.
• 🌟 La imaginación es un poder en la biología sintética, donde se pueden diseñar organismos para proteger el medio ambiente, mejorar la salud y generar energía limpia.

Q & A

¿Qué es la biología sintética y cómo se relaciona con la biología tradicional?

La biología sintética es una disciplina que se enfoca en la creación de organismos artificiales diseñados para lograr un propósito específico. Se diferencia de la biología tradicional en que, mientras la biología tradicional estudia y manipula a los organismos naturales, la biología sintética implica la creación de organismos o partes de ellos de manera artificial, utilizando piezas biológicas modulares llamadas 'biobricks'.

¿Cómo se define un 'biobrick' en el contexto de la biología sintética?

Un 'biobrick' es una pieza de ADN diseñada para realizar una función específica cuando se inserta en una célula. Estos biobricks están hechos de ADN y son fáciles de combinar entre sí, permitiendo a los investigadores crear o modificar organismos con características deseadas.

¿Por qué la biología sintética podría generar temores o preocupaciones en algunas personas?

La biología sintética podría generar temores debido a su capacidad de crear organismos y sustancias que no existen en la naturaleza, lo que podría llevar a consecuencias impredecibles o a la creación de biomasas o agentes patógenos peligrosos. Sin embargo, se mencionan controles en el texto, como la prohibición de crear toxinas o patógenos por parte de las compañías que fabrican ADN, y la apertura de proyectos a la comunidad para garantizar un uso responsable.

¿Cómo se usan los microorganismos en la biología sintética?

En la biología sintética, los microorganismos como bacterias y levaduras son utilizados como herramientas para lograr una variedad de objetivos. Estos incluyen la producción de alimentos, medicinas, energía y la realización de estudios biológicos. Además, se pueden modificar para mejorar la salud humana o para crear dispositivos biosensores, como el detector de arsénico mencionado en el texto.

¿Qué logró el equipo de estudiantes de la Universidad de Buenos Aires en el ámbito de la biología sintética?

El equipo de estudiantes de la Universidad de Buenos Aires diseñó un kit fácil de usar para detectar la presencia de arsénico en el agua de pozos. Utilizaron biobricks para crear una bacteria que actuaba como un biosensor, cambiando de color según la presencia de arsénico. Este proyecto ganó una medalla de oro y el premio al mejor modelo teórico en una competencia internacional de biología sintética.

¿Cómo funciona el kit de detección de arsénico desarrollado por el equipo de estudiantes?

El kit funciona sumando unas gotas de agua en un cuenco, dejándolo actuar durante un par de horas y luego comparando el color desarrollado en el cuenco con colores de referencia para determinar la cantidad de arsénico presente en el agua.

¿Cuál fue uno de los mayores hitos en la biología sintética mencionado en el texto?

Uno de los mayores hitos en la biología sintética mencionado en el texto fue la producción del primer genoma artificial. Esto implicaba la creación de un genoma completo a partir de cuatro botellas de compuestos químicos y su posterior introducción en una bacteria, transformándola en una nueva especie.

¿Cómo se puede describir la relación entre la biología sintética y la imaginación?

La relación entre la biología sintética y la imaginación se puede describir como una fuente de poder. La capacidad de diseñar y crear organismos con funciones específicas requiere una imaginación creativa para visualizar y luego materializar soluciones biológicas a problemas complejos, como la generación de energía limpia, la protección del medio ambiente o la mejora de la salud humana.

¿Qué son los 'biobricks' y cómo se relacionan con el ADN?

Los 'biobricks' son piezas de ADN diseñadas para realizar una función específica. Todos los biobricks están hechos de ADN, el material en el que se almacena la información genética, y son fáciles de combinar entre sí para crear organismos con funciones deseadas.

¿Por qué la biología sintética es considerada una herramienta poderosa?

La biología sintética es considerada una herramienta poderosa debido a su capacidad para diseñar, modificar y crear nuevos organismos vivos con funciones específicas. Esto permite abordar una amplia gama de problemas, desde la generación de energía limpia hasta la detección de contaminantes o el desarrollo de curas para enfermedades.

¿Cómo se aborda el tema de la responsabilidad y la seguridad en la biología sintética?

El tema de la responsabilidad y la seguridad en la biología sintética se aborda a través de controles y regulaciones, como la prohibición de crear toxinas o patógenos por parte de las compañías que producen ADN y la apertura de proyectos a la comunidad para una revisión y colaboración más amplia. Además, se fomenta la educación y la comunicación entre diferentes campos para asegurar un uso ético y seguro de la tecnología.

¿Cómo se puede utilizar la biología sintética para mejorar la salud humana?

La biología sintética puede utilizarse para mejorar la salud humana mediante la modificación de microorganismos que viven dentro del cuerpo humano. Dado que un ser humano sano tiene aproximadamente diez veces más bacterias que células humanas, la biología sintética puede ayudar a comprender y utilizar estas comunidades de microbios para mejorar nuestra salud.

Outlines

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🌱 Introducción a la biología sintética

Este párrafo introduce la biología sintética como una disciplina que diseña organismos artificiales para lograr fines específicos, que pueden ser tanto abstractos como concretos y urgentes, como tratar enfermedades, generar energía limpia o detectar contaminantes. Los biobriques, compuestos de ADN, son la base de esta ciencia, y se pueden combinar para crear organismos con funciones personalizadas. Aunque existe la preocupación por el potencial de la biología sintética para el mal, se destaca la importancia de los controles y la responsabilidad en su uso.

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🧬 La revolución de la biología sintética

El segundo párrafo profundiza en la capacidad de la biología sintética para transformar la vida cotidiana y la salud. Se menciona la posibilidad de modificar microorganismos que viven dentro de nosotros para mejorar nuestra salud. La narración personal del hablante destaca su inicial escepticismo y posterior asombro ante la tecnología. Se destaca el logro de crear el primer genoma artificial y la implicación de estudiantes en proyectos innovadores. Se relata la historia de un proyecto que usó la biología sintética para diseñar un kit de detección de arsénico en el agua, el cual ganó un premio en una competencia internacional.

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🌟 Imaginación y poder en la biología sintética

El último párrafo enfatiza el papel de la imaginación en la biología sintética y cómo puede ser un poder para abordar problemasambientales, de salud y energéticos. Se celebra la capacidad de diseñar organismos que resuelven problemas y se motiva a la audiencia a imaginar y crear soluciones innovadoras en esta área de la ciencia.

Keywords

💡Sintética

La síntética se refiere a la creación artificial de seres vivos o componentes de los mismos. En el video, se utiliza para describir cómo los biólogos sintéticos diseñan organismos para lograr fines específicos, como el tratamiento de enfermedades o la generación de energía limpia.

💡Biobricos

Biobricos son unidades funcionales de ADN que los biólogos sintéticos utilizan para diseñar y crear organismos con características deseadas. En el video, se menciona que estos biobricos son como piezas de Lego y que cada uno representa una función específica, como generar color rojo o olor a plátano.

💡ADN

El ADN, o ácido desoxirribonucleico, es la molécula que contiene la información genética de los organismos vivos. En el contexto del video, los biobricos están hechos de ADN y son la base para la creación de nuevas funciones en los organismos sintéticos.

💡Biosíntesis

La biosíntesis es el proceso de crear sustancias a partir de organismos vivos o sus productos. En el video, se destaca cómo la biosíntesis puede ser utilizada para producir esencias como la vainilla o para desarrollar curas para enfermedades como la malaria.

💡Biosensor

Un biosensor es un dispositivo que utiliza organismos vivos modificados para detectar sustancias específicas. En el video, se describe cómo los estudiantes diseñaron un biosensor que detecta arsénico en el agua, utilizando biobricos para crear una reacción colorida que indica la presencia del contaminante.

💡Genoma

El genoma es el conjunto completo de material genético de un organismo. En el video, se menciona un hito en la biología sintética que fue la producción del primer genoma artificial, lo que implica la creación de un organismo nuevo a partir de compuestos químicos en el laboratorio.

💡Arsénico

El arsénico es un elemento químico tóxico que puede encontrarse en el agua potable y ser perjudicial para la salud humana. En el video, se aborda el problema de la contaminación de arsénico en el agua en Argentina y cómo la biología sintética puede ayudar a detectar y posiblemente remediar esta situación.

💡Síntesis de ADN

La síntesis de ADN es el proceso de crear cadenas de ADN en el laboratorio. Es fundamental en la biología sintética, ya que permite a los científicos diseñar y crear nuevas secuencias de ADN que luego pueden ser incorporadas en organismos para darles nuevas funciones, como se describe en el video.

💡Curación de la malaria

La curación de la malaria es un ejemplo de cómo la biología sintética puede abordar problemas médicos importantes. En el video, se sugiere que la biología sintética podría contribuir a desarrollar una cura para la malaria, una enfermedad prevalente en muchas regiones del mundo.

💡Energía limpia

La energía limpia se refiere a fuentes de energía que no emiten gases de efecto invernadero y son sostenibles a largo plazo. En el video, se menciona que la biología sintética puede ser utilizada para diseñar organismos que ayuden a generar energía limpia, contribuyendo así al medio ambiente.

💡Comunidad científica

La comunidad científica es un colectivo de investigadores que colaboran y comparten sus descubrimientos y avances. En el video, se destaca la importancia de la colaboración y el intercambio de biobricos entre la comunidad para avanzar en la biología sintética y resolver problemas globales.

Highlights

Synthetic biology allows us to design organisms to help accomplish goals like studying life, treating illnesses, generating clean energy, or detecting pollutants.

Synthetic biologists modify or create new living organisms by designing and combining 'biobricks', each representing a specific function.

Biobricks are made of DNA and can be easily combined to create organisms with desired functions.

Researchers can create and share thousands of biobricks, which users can then modify and combine to design their own organisms.

Synthetic biology enables us to play with biological modules, assembling and recycling them to create organisms with tailored functions.

There are strict controls in place to prevent the creation of biological weapons through synthetic biology.

Synthetic biology labs often collaborate with a diverse range of professionals, including designers, artists, and sociologists.

We have domesticated microorganisms for thousands of years to help produce food, and today also use them to make medicines and energy.

A healthy human has 10 times more bacteria cells than human cells, and we are learning to harness these microbes for better health.

Synthetic biology allows us to write, rewrite and edit an entire genetic 'book', giving us a vast library of genetic information to work with.

The production of the first artificial genome, creating a new species by introducing a lab-made genome into a bacterium, was a major milestone.

Most synthetic biology projects are driven by student enthusiasm and creativity.

A team of students developed an easy-to-use kit to detect arsenic in drinking water, like a pregnancy test.

The arsenic detection kit combines a biobrick for detecting arsenic with one for producing a color change.

The team won a gold medal and best theoretical model award at an international synthetic biology competition for their arsenic detection project.

The arsenic detection kit has been tested with real field samples and works effectively.

The next step is to create a portable device containing the bacteria to make the arsenic detection kit widely available.

Synthetic biology is being used by companies to produce vanilla essence, develop a malaria cure, and create synthetic spider silk.

Imagination is a powerful tool in synthetic biology, enabling us to design organisms to solve environmental, health, and energy challenges.

Transcripts

Translator: Gisela Giardino Reviewer: Sebastian Betti

Imagine a plant

that, like all plants, captures the sun's energy during the day.

But at night, it shines.

Imagine a blood bank for emergency transfusions,

but made from artificial blood.

And as a bonus it doesn't spread disease.

Imagine an organism

able to capture carbon dioxide,

the one of the greenhouse effect gases, and take it out of the atmosphere.

But not only that, it also turns it into a usable form of energy.

Stop dreaming.

Welcome to synthetic biology.

Most of you have probably never heard of synthetic biology.

But you will hear of it in years to come.

Biology is the study of life.

And synthetic doesn't come from "short" or "summed up",

but from artificial, that which is not found in nature.

As synthetic biologists we design organisms

to help us accomplish something.

It can be something abstract, like the study of life.

Or tangible, urgent things like treating an illness,

generating clean energy, or detecting a pollutant.

The novelty is how we modify or create new living organisms.

And we achieve this by using,

designing and combining biobricks.

They are biobricks like Rasti, Lego or Mis Ladrillos.

And each biobrick represents a function.

We can design a biobrick that when we put in a cell,

it generates red color,

the smell of bananas

or hemoglobin, the one of the blood.

All biobricks are made of DNA,

the material in which genetic information is stored.

And they are easy to combine with each other.

So, a researcher creates ten, a hundred, ten thousand biobricks,

and shares them with the community.

And each user takes them and uses them to make their own organism

with the function they wish.

Not only do they use them, they modify them,

combine them, give them other use.

They can create.

And the most wonderful thing for us who are passionate

about the complexity of biology, is that it works.

OK, we have a basket full of functions

enclosed in biobricks, what do we do?

We play!

We assemble, disassemble, put in, put out, recycle.

Evolution recycles.

We synthetic biologists come to be serial recyclers

who reuse and combine biological modules

to make organisms with tailored functions.

This can generate some fear.

Is it that we do what we want?

No! There are many controls.

For instance, the companies which make DNA

are forbidden to make toxins or pathogens,

so that no biological weapons are created.

And also the laboratories that work in synthetic biology,

usually open their projects to the community.

In my lab we receive visits from industrial designers,

artists, sociologists,

and we explore synthetic biology with them.

The fire burns.

The water drowns.

But we don't stop using them because of that.

It's just about making a responsible and safe use of them.

OK, but, what do we talk about when we talk about organisms?

Human beings like pets.

Some of us like dogs, other like cats, or plants.

Synthetic biologists like bacteria and yeast.

They are microscopic so we have many, many of them.

In ancient times we domesticated microorganisms

to help us produce food.

Like bread, yogurt and beer.

Today we also use them to make medicines,

to produce energy, to study life.

But those are not all possible uses.

We could also use them to be more healthy,

to live better.

For instance, we could modify some microorganisms

that live inside of us.

Yes, we have bacteria living inside of us.

In fact, a healthy human being

has about ten times more bacteria inside of them than human cells.

Who could have wondered some years ago

that bacteria could heal?

Today we are learning

to understand these communities of microbes that live inside of us

and how we can use them to live better.

I want to tell you my story with synthetic biology.

The first time I heard about synthetic biology,

I thought it was a fraud.

They invent a name to get money or make themselves look interesting.

But when I understood what it was about,

it amazed me.

If with the old biotechnology

we could cut words from one organism and paste them into another one

in a crafted and arduous way,

with synthetic biology

we can write, rewrite and edit a complete book.

We have the full dictionary or, even better, a complete library

in the computer.

And we can combine words at will.

One of the greatest milestones of synthetic biology,

was the production of the first artificial genome.

Many of you know that genetic information

is in the genome and that we can make DNA in the lab.

Four years ago, in a lab,

they made a complete genome

from four bottles of chemical compounds.

They later introduced it inside a bacteria

turning it into a new species.

It's like changing the hard drive of a computer

and installing another operating system.

What a tool!

And you don't have to be a super genius to use it.

Most of the projects of synthetic biology

are powered by students.

From their enthusiasm and naivety incredible projects come up.

In 2013, with a group of students from the University of Buenos Aires,

we decided to study a problem that hurt society

and that we could approach with tools from synthetic biology.

We decided on the serious problem of access to drinking water.

Around four million Argentinians

consume arsenic-contaminated water every day,

in particular those who drink well water, and they don't know this.

Or those who know don't have an easy way to measure it.

So our goal was to design an easy-to-use kit,

like a pregnancy test,

that allows the user to know if the water from their well

has arsenic or not.

Remember the biobricks?

Well, we combined the function of detecting arsenic

with the function of making color.

We put them together and placed them inside a bacteria

and we turned it into

an arsenic detector, a biosensor.

We did this project

in the context of an international competition of synthetic biology

where our team won

a gold medal and the award for best theoretical model.

But we didn't just stay with the model.

We took field samples, real ones, and it worked.

The next step is to create a casing that contains the bacteria

and be able to distribute this device.

This is the current prototype.

You put some drops of water in a cup...

(Applause)

You put some drops of water in a cup, wait a couple of hours,

and compare the color developed in the cup

with the reference colors.

Then you know how much arsenic your well has.

I like to see it as an inspiring model.

When you know that something cannot be done, you try.

But when you know that it can be done, you go for more.

Today there are companies using synthetic biology,

to produce vanilla essence.

They are using synthetic biology to develop a cure for malaria,

or to make a spider web.

Today we can design organisms that help us solve problems.

It's just about imagination.

To imagine an organism that helps us protect the environment.

To imagine an organism that helps us be more healthy.

To imagine an organism that helps us generate clean energy.

Because we know that in synthetic biology,

imagination is power.

Thank you.

(Applause)