Craig Venter está prestes a criar vida sintética.

Sabem, já tenho falado sobre alguns destes projectos antes, sobre o genoma humano e o que isso poderá significar, e a descoberta de novos conjuntos de genes. Estamos a começar de um ponto novo: temos estado a digitalizar a biologia. e agora estamos a tentar partir desse código digital para uma nova fase da biologia, desenhando e sintetizando vida.

Então, temos tentado sempre fazer perguntas grandes. "O que é a vida?" é algo que creio que muitos biólogos têm tentado perceber a vários níveis. Temos tentado vários métodos, reduzindo-a aos componentes básicos. Há quase 20 anos que a digitalizamos. Quando sequenciámos o genoma humano, passámos do mundo analógico da biologia para o mundo digital do computador. Agora estamos a tentar perguntar, conseguiremos regenerar vida, ou conseguiremos criar vida nova, a partir deste universo digital?

Este é o mapa de um organismo pequeno, Mycoplasma genitalium, que possui o genoma mais pequeno de uma espécie que consiga multiplicar-se sozinho em laboratório. E temos tentado ver se conseguimos descobrir um genoma ainda mais pequeno. Conseguimos eliminar uns 100 genes dos 500 e tal presentes. Mas quando olhamos para o seu mapa metabólico, vemos que é relativamente simples comparado com o nosso. Acreditem, isto é simples. Mas quando olhamos para os genes todos que podemos tirar um de cada vez é muito pouco provável que isto dê uma célula viva. Então, decidimos que a única maneira de avançar era sintetizar este cromossoma. para que pudéssemos variar os componentes e fazer então algumas das perguntas mais fundamentais. E assim começamos com perguntas do género "Seremos capazes de sintetizar um cromossoma?" Permitirá a química criar estas moléculas bastante grandes onde nunca tínhamos estado antes? E, se conseguirmos, seremos capazes de inicializar o cromossoma? Um cromossoma, já agora, não passa de um bocado de material químico inerte. Então, o nosso ritmo de digitalizar vida tem vindo a aumentar a um ritmo exponencial.

A nossa capacidade de escrever o código genético tem avançado bastante lentamente, mas tem aumentado. E o nosso último resultado faz pensar que estaremos já numa curva exponencial. Começámos tudo isto há 15 anos atrás. Na realidade, foram precisas várias etapas, começando com um parecer bioético antes de iniciarmos as primeiras experiências. Mas afinal sintetizar ADN é muito difícil. Existem dezenas de milhares de máquinas à volta do mundo que constroem pequenos bocados de ADN, com comprimentos de 30 a 50 letras, e é um processo degenerativo, portanto, quanto maior o bocado, mais erros existem. Então, tivemos de criar um novo método para juntar todos estes pequenos bocados e corrigir todos os erros.

E esta foi a nossa primeira tentativa, começando com a informação digital do genoma do Phi X 174. É um pequeno vírus que destrói bactérias. Desenhámos os bocados, passou pela nossa correcção de erros, e tinha um molécula de ADN com cerca de 5 mil letras. A fase excitante foi quando pegamos neste bocado de químico inerte e o inserimos na bactéria, e as bactérias começaram a ler este código genético, e construíram as partículas víricas. As partículas víricas foram então libertadas pelas células, e voltaram para destruir o E. coli. Estive a falar com a indústria petrolífera recentemente, e disse que eles compreendiam perfeitamente esse modelo.

(Riso)

Ainda riram mais que vós.

E então pensamos que esta é uma situação em que o software é capaz de construir o seu próprio hardware num sistema biológico. Mas quisemos apontar ainda mais alto. Quisemos construir todo o cromossoma bacteriano. Tem mais de 580 mil letras de código genético. Então pensámos em construí-los em cassetes do tamanho dos vírus, para que pudéssemos variar as cassetes para compreender quais são, de facto, os componentes de uma célula viva. A fase de design é crítica, e se começas com informação digital num computador, essa informação digital tem de estar muito precisa. Quando sequenciámos este genoma em 1995, o standard de precisão era de um erro por cada 10 mil pares de bases. Encontrámos, quando o voltámos a sequenciar, 30 erros. Se tivéssemos usado essa sequência original, nunca teria sido capaz de inicializar. Parte do design é desenhar peças que têm 50 letras de comprimento que têm de se sobrepor a todas as outras peças de 50 letras de modo a construir sub-unidades mais pequenas temos de desenhá-las para que se possam juntar. Desenhamos elementos únicos neles.

Podem ter lido que pusemos marcas de água. Pensem nisto: temos um código genético com quatro letras: A, C, G e T. Codões dessa letra -- dessas letras codificam cerca de 20 aminoácidos -- e existe uma designação de uma letra só para cada aminoácido. Então, podemos usar o código genético para escrever palavras, frases, pensamentos. Inicialmente, a única coisa que fizemos foi assinar. Alguns ficaram desapontados por não haver poesia. Desenhámos estas peças para que as possamos digerir com enzimas. Há enzimas que os reparam e os unem. E começámos a criar bocados, começando com bocados que tinham desde 5 a 7 mil letras, unimos esses de modo a criar bocados com 24 mil letras, e depois colocámos conjuntos desses, indo até aos 72 mil.

A cada passo, criámos destes bocados em abundância para os podermos sequenciar porque estamos a tentar criar um processo que seja extremamente robusto -- que poderão ver num minuto. Estamos a tentar chegar a um ponto de automatismo. Então, isto parece uma final de basquetebol. Quando chegamos aos bocados realmente grandes -- com mais de 100 mil pares de bases -- eles já não crescem facilmente dentro do E. coli. Isso esgota todas as ferramentas modernas da biologia molecular. E então viramo-nos a outros mecanismos. Sabíamos que existia um mecanismo chamado recombinação homóloga, que a biologia usa para reparar ADN, que consegue unir bocados. Aqui está um exemplo. Existe um organismo chamado Deinococcus radiodurans que consegue suportar 3 milhões de rads de radiação.

Podem ver no painel de cima, o seu cromossoma simplesmente explode. 12 a 24 horas mais tarde, foi reconstituído tal como era antes. Temos milhares de organismos que conseguem fazer isto. Estes organismos podem ser completamente desidratados. Podem viver num vácuo. Tenho a certeza absoluta que a vida pode existir no espaço, mover-se, encontrar um novo meio aquoso. Na verdade, a NASA tem-nos mostrado que existe muito disto lá fora.

Aqui está um micrógrafo da molécula que construimos utilizando estes processos -- na verdade, usando apenas mecanismos de leveduras com o desenho certo das peças que lhes introduzimos. A levedura junta-os automaticamente. Este não é um micrógrafo electrónico; é apenas um fotomicrógrafo normal. É uma molécula de tal forma grande que conseguimos vê-lo com um microscópio óptico. Estas são fotografias tiradas num intervalo de 6 segundos.

Então esta é a publicação que tínhamos ainda há pouco. Isto tem mais de 580 mil letras de código genético. É a maior molécula feita pelo Homem de uma estrutura definida. Tem um peso molecular de mais de 300 milhões. Se fosse impresso a com letra de tamanho 10 sem espaçamento, seriam precisas 142 páginas só para imprimir este código genético. Bem, então como é que inicializamos um cromossoma? Como é que activamos isto? Obviamente, com um vírus é bastante simples. É muito mais complicado quando lidamos com bactérias. É também mais simples quando entramos em seres eucariontes como nós: basta tirar o núcleo e colocar lá outro, e é isso que têm ouvido falar acerca da clonagem. Com bactérias archaea, o cromossoma é integrado na célula, mas recentemente mostrámos que conseguimos fazer um transplante completo de um cromossoma de uma célula para outra e activá-lo. Purificámos um cromossoma de uma espécie microbiana. Aproximadamente, estas duas são tão distintas como um homem e um rato. Juntámos mais uns genes extra para podermos seleccionar este cromossoma. Digerimo-lo com enzimas para destruir toda a proteína. E foi deslumbrante quando pusemos isto na célula -- e acho que apreciarão aqui os nossos gráficos sofisticados -- o cromossoma novo entrou na célula. De facto, pensámos que isto seria o limite, mas tentámos levar o processo um bocado mais adiante.

Este é um dos principais mecanismos da evolução que aqui vemos. Encontramos todo tipo de espécies que têm absorvido um segundo cromossoma ou um terceiro de algures, somando milhares de novas características num segundo a essa espécie. Então pessoas que pensavam em evolução como um gene a mudar de cada vez têm perdido muito da biologia.

Existem enzimas chamadas enzimas de restrição que digerem ADN. O cromossoma que estava na célula não tinha. A célula -- o cromossoma que introduzimos -- tem. Foi expresso, e reconheceu o outro cromossoma como material estranho, digeriu-o, e acabámos com apenas a célula com o cromossoma novo. Ficou azul por causa dos genes que lhes introduzimos. E num curto espaço de tempo, todas as características de uma espécie foram perdidas, e foi completamente convertido na nova espécie, baseado no software novo que colocámos na célula. Todas as proteínas foram modificadas, todas as membranas se alteraram -- quando lemos o código genético, é exactamente o que tínhamos introduzido.

Então, isto pode parecer alquimia genómica, mas conseguimos, movendo o software do ADN, mudar coisas de forma dramática. Agora, tenho defendido, isto não é génese -- isto é acrescentar a 3 biliões e meio de anos de evolução, e tenho defendido que estamos talvez prestes a criar uma nova versão da explosão Câmbrica onde haverá nova especiação massiva baseado neste desenho digital.

Por que fazemos isto? Acho que é bastante óbvio em termos de algumas das necessidades. Estamos quase a ir de 6,5 mil milhões para 9 mil milhões de pessoas nos próximos 40 anos. Para colocar isto em perspectiva para mim: Nasci em 1946. Existem agora 3 pessoas no planeta por cada um de nós que existia em 1946; dentro de 40 anos, existirão 4. Temos dificuldades em alimentar, fornecer água limpa e fresca, medicamentos, combustível para os 6,5 mil milhões Vai ser muito difícil fazê-lo para 9. Usamos mais de 5 mil milhões de toneladas de carvão, mais de 30 mil milhões de barris de petróleo. Isso dá 100 milhões de barris por dia. Quando tentamos pensar em processos biológicos ou qualquer processo que o substitua, vai ser um enorme desafio. E depois, claro, existe todo o CO2 associado que vai acabar na atmosfera.

Temos agora, das novas descobertas mundo fora, uma base de dados com mais de 20 milhões de genes, e gostaria de pensar neles como os componentes de desenho para o futuro. A indústria electrónica tinha apenas uma dúzia ou isso de componentes, e reparem na diversidade que saiu daí. Aqui estamos limitados primariamente por uma realidade biológica e pela nossa imaginação. Temos agora técnicas, devido a estes métodos rápidos de síntese, para fazer o que chamamos de genómica combinatória. Temos a capacidade de construir um enorme robot que é capaz de fazer um milhão de cromossomas por dia. Quando pensamos em processar 20 milhões de genes diferentes, ou em tentar optimizar processos de produção de octano ou de produtos farmacêuticos, novas vacinas, podemos mudar, com apenas uma pequena equipa, fazer mais biologia molecular que nos últimos 20 anos de ciência. E é apenas seleccionar. Podemos seleccionar para maior viabilidade, para produzir químicos ou combustível, para a produção de vacinas, etc.

Isto é uma captura de ecrã de software de design real no qual estamos a trabalhar para conseguirmos sentar-nos e desenhar espécies no computador. Sabem, nós não sabemos bem como sairá. Nós sabemos exactamente como é o código genético. Estamos a focar-nos em combustíveis de quarta geração. Viram recentemente que produzir etanol a partir de milho foi uma má experiência. Temos combustíveis de segunda e terceira geração que sairão dentro de relativamente pouco tempo que são açúcares transformados em combustíveis de maior valor como octano ou diferentes tipos de butanol.

Mas a única maneira que achamos que a biologia pode ter um grande impacto sem aumentar ainda mais o custo da comida e limitando a sua disponibilidade é se começarmos com CO2 como matéria-prima, e então estamos a trabalhar em desenhar células para seguir este caminho, e pensamos que teremos esses combustíveis de quarta geração em cerca de 18 meses. Sol e CO2 é um método -- (Aplauso) -- mas nas nossas descobertas mundo fora, temos muitos tipos de outros métodos.

Este é um organismo que descrevemos em 1996. Vive no oceano profundo, a cerca de 2,6km de profundidade, a temperaturas perto da ebulição da água. Transforma CO2 em metano usando hidrogénio molecular como fonte de energia. Estamos a ver se conseguimos pegar em CO2 capturado, que pode ser facilmente canalizado a locais, converter esse CO2 de novo em combustível, para alimentar este processo.

Então, num curto período de tempo, pensamos que poderemos ser capazes de aumentar a pergunta básica de "O que é a vida?" Estamos, na verdade, sabem -- temos objectivos modestos de substituir toda a indústria petro-química.

(Riso) (Aplauso)

Pois. Se não conseguimos fazer isso aqui naTED, onde conseguimos?

(Riso)

Tornar-nos uma fonte importante de energia. Mas também, estamos a trabalhar em usar essas mesmas ferramentas para produzir conjuntos instantâneos de vacinas. Viram este ano, com a gripe, que estamos sempre um ano atrasado e com um dólar a menos quando se fala na vacina ideal. Eu acho que isso pode ser alterado construindo, antecipadamente, vacinas combinadas. Isto é o que o futuro começa a parecer com a alteração, hoje em dia, da árvore evolucionária, acelerar a evolução com bactérias sintéticas, archaea, e eventualmente eucariontes. Ainda estamos longe de melhorarmos pessoas. O nosso objectivo é apenas de nos assegurarmos que teremos uma hipótese de sobreviver o suficiente para talvez conseguir isso mesmo. Muito obrigado.

(Aplauso)