Pela primeira vez, uma célula sintética montada do zero cresce e se divide
(quantamagazine.org)- A pesquisa em biologia sintética que tenta recriar a origem da vida em laboratório chegou ao ponto de integrar crescimento, replicação de DNA e divisão em um único sistema
- Esta célula ainda é difícil de considerar uma célula viva e precisa receber ribossomos e nutrientes de fora, além de carecer de sistemas de defesa e de descarte de resíduos
- A equipe de Kate Adamala combinou um sistema de replicação de DNA, um conjunto de enzimas para produção de proteínas, lipossomos de suprimento e proteínas de membrana que induzem divisão para criar a spudcell, e o estudo ainda não passou por revisão por pares
- Células com genes modificados artificialmente puderam crescer mais ou gerar mais células-filhas, mas a seleção natural baseada em mutações aleatórias ainda não foi implementada
- A equipe pretende divulgar os dados e métodos e distribuir as ferramentas por meio da organização sem fins lucrativos Biotic, com potencial de uso futuro em novos materiais, medicamentos e estudos sobre a origem da vida
Ciclo celular surgido de materiais não vivos
- Biólogos colocam componentes não vivos, um a um, dentro de uma membrana semelhante à de uma célula para verificar se essas bolsas moleculares exibem comportamentos parecidos com os da vida
- A célula sintética criada em laboratório executa em conjunto etapas centrais do ciclo celular básico
- crescimento
- replicação de DNA
- divisão
- Jack Szostak avalia que não conhece outro caso que tenha avançado tanto na tentativa de montar uma célula artificial com componentes biológicos
- Ainda assim, essa célula não é uma célula viva sob nenhuma definição
- precisa de alimentação contínua
- depende de ribossomos fornecidos externamente, que são a maquinaria de produção de proteínas
- não tem sistema de defesa nem um bom sistema de remoção de resíduos
- Sijbren Otto considera que o objetivo de criar algo vivo a partir de componentes mortos ficou muito mais próximo, mas ainda não foi plenamente alcançado
Projeto e montagem da spudcell
- A equipe da University of Minnesota liderada por Kate Adamala apresentou na nova pesquisa uma célula sintética formada por um sistema montado em laboratório com todas as peças moleculares
- O estudo ainda está sem revisão por pares
- Quando iniciou seu laboratório em 2016, Adamala imaginava uma célula sintética que passasse por um ciclo completo de divisão celular usando seu próprio genoma
- O critério de projeto eram as funções básicas compartilhadas por todas as células conhecidas
- crescer
- replicar DNA
- dividir-se
- evoluir
- transcrever DNA em RNA e produzir proteínas para realizar as tarefas necessárias ao funcionamento celular
- reunir os materiais necessários dentro de uma membrana lipídica
- A equipe precisava criar um genoma para a célula sintética e fornecer junto os materiais para executar essas funções
Replicação de DNA e lipossomos de suprimento
- O papel de corpo celular é desempenhado por lipossomos, bolsas vazias envoltas por uma simples membrana lipídica
- A equipe primeiro construiu o sistema mais básico para replicar o DNA e transmiti-lo às células-filhas
- adotou o sistema de replicação de DNA desenvolvido por Hannes Mutschler e Christophe Danelon
- ajustou esse sistema para funcionar com um conjunto comercial de 36 enzimas que permite ler o DNA e produzir proteínas
- Repetindo trocas de genes e ajustes na concentração de moléculas, otimizaram o funcionamento conjunto do sistema de transmissão de informação e do sistema de produção de proteínas
- O genoma sintético é muito pequeno e quase não inclui genes metabólicos para processar alimento e energia, nem várias moléculas complexas de que a célula precisa
- Os materiais que faltavam foram colocados em lipossomos de suprimento separados
- açúcares
- lipídios
- enzimas
- tRNA
- ribossomos
- Para fazer com que os lipossomos de suprimento se encontrassem com a célula sintética e fundissem as membranas, liberando o conteúdo interno, a equipe modificou proteínas da membrana celular para atrair as bolhas lipídicas
- Após vários ajustes, as células passaram a crescer e iniciar a replicação do DNA
O atalho para a divisão, sem usar citoesqueleto
- Estudos anteriores haviam implementado parcialmente formas de alimentar células sintéticas, fazê-las crescer e replicar DNA, mas a divisão celular continuava sendo um problema mais difícil
- Células comuns reorganizam o citoesqueleto, uma rede de fibras proteicas que fornece suporte estrutural, para separar o DNA ao meio e dividir a célula
- Adamala escolheu outra abordagem, sem usar citoesqueleto
- tomou como referência um artigo de Reinhard Lipowsky sobre um mecanismo em que etiquetas proteicas na membrana reúnem outras proteínas e curvam fisicamente a membrana para induzir a divisão celular
- ajustou proteínas de membrana celular e testou em protocélulas
- depois de várias tentativas, a divisão funcionou
- Job Boekhoven considera que o estudo é um grande feito por demonstrar bem esse mecanismo de divisão
- John Glass avalia que combinar replicação de DNA, lipossomos de suprimento e proteínas indutoras de divisão, além de otimizar seu funcionamento conjunto, pode ser um ponto de inflexão para o campo das células sintéticas e para a biologia em geral
- Michael Lynch considera o trabalho um tour de force da biologia sintética, mas alerta que não se deve exagerar porque a célula ainda não é autossuficiente
Experimentos de seleção com a spudcell e o desafio evolutivo restante
- Dentro da equipe, essa célula sintética foi chamada no início de Adamala cells, mas Adamala queria outro nome, sugeriu batata em tom de brincadeira, e os estudantes passaram a chamá-la de spudcells
- Cada célula é muito pequena, e seu genoma também é muito menor que o de bactérias
- Ao microscópio, ela não tem uma forma especial e parece apenas um aglomerado simples
- Depois de fazer as células crescerem e se dividirem, a equipe manipulou o DNA das células sintéticas para verificar se seria possível avançar para um estágio mais próximo da evolução
- criaram variações genéticas para que algumas células crescessem mais ou se dividissem mais rapidamente
- as células que cresceram mais produziram mais células-filhas e começaram a aumentar em número dentro da população
- surgiu um primeiro passo de seleção dessa característica dentro da população
- Mas isso ainda não é uma implementação clara de seleção natural
- a variação genética surgiu de manipulação artificial da equipe, não de mutações aleatórias no DNA
- as enzimas que produzem as fitas de DNA são precisas demais para gerar mutações significativas em quantidade suficiente
- a equipe precisa encontrar enzimas com taxa de erro suficiente para permitir mutações, mas sem perder a integridade do genoma nem a função celular
- Boekhoven observa que ainda falta demonstrar um processo evolutivo claro, e que esse deve ser o próximo grande passo
- Em outros tipos de células sintéticas, já houve evolução adaptativa, mas essas células não foram feitas do zero: eram bactérias reduzidas ao mínimo de genes
A distância em relação a uma célula viva
- A célula sintética tem a limitação de precisar receber muitos insumos do lado de fora
- Szostak considera que o fato de a célula não conseguir produzir seus próprios ribossomos como uma célula natural limita o crescimento e a possibilidade de reprodução contínua
- Se pudesse produzir seus próprios ribossomos, proteínas e RNA, ela ficaria muito mais próxima de células biológicas existentes, como bactérias
- Adamala considera que, para melhorar o sistema de replicação, também será preciso encontrar uma forma de adicionar o citoesqueleto
- atualmente a célula desperdiça muita energia e tempo reunindo moléculas que ajudam na divisão
- Comparada às células vivas modernas, esta célula sintética é extremamente primitiva
- Adamala compara células modernas a um Boeing 787 Dreamliner
- esta célula seria como o Wright flyer, voando 100 pés
Divulgação via Biotic e usos de longo prazo
- Adamala e outros biólogos sintéticos anunciaram, junto com os novos resultados, a criação da organização sem fins lucrativos Biotic
- A Biotic deverá ser usada para fornecer ferramentas de biologia sintética a pesquisadores do mundo todo
- A equipe está divulgando dados e métodos para que outros pesquisadores em biologia sintética possam criar e melhorar as células
- No longo prazo, esse trabalho poderá ser usado, em algumas décadas, em aplicações como
- fabricar plástico sem combustíveis fósseis
- produzir fertilizantes
- fabricar medicamentos
- A spudcell é diferente das moléculas muito mais simples que a vida terrestre provavelmente usou em seu início, mas a criação de um sistema de célula sintética a partir de materiais não vivos aproxima um pouco mais a exploração, em laboratório, da origem da vida e das condições necessárias para mantê-la
1 comentários
Comentários do Hacker News
A Science News traz uma visão mais equilibrada, com citações adicionais de outros pesquisadores
Alguns também teriam ficado incomodados com a forma como Adamala tentou chamar atenção para a pesquisa. Ela disse que o artigo foi rejeitado pela Cell porque um parecerista afirmou que SpudCells não eram biologia de verdade, e enviou o manuscrito de 190 páginas a jornalistas sob embargo antes mesmo de publicá-lo no bioRxiv, onde colegas poderiam lê-lo e avaliá-lo. Segundo ela, em breve será submetido a uma nova revista. Kerstin Göpfrich, bióloga sintética da Universidade de Heidelberg, disse que é uma “forma bastante incomum”
https://www.science.org/content/article/lab-created-spudcell...
https://www.nytimes.com/interactive/2026/07/01/science/spudc...
A publicação fica atrasada e, enquanto se espera mais 6 meses pela próxima rodada de revisão, algum “colega” de outro laboratório faz um experimento quase igual, obtém resultados um pouco melhores, coloca em um servidor de preprints e logo publica em uma revista de primeira linha. Esse trabalho passa a ser o estado da arte, e o pesquisador original fica parecendo alguém que reproduziu o estudo inicial. Em resumo: a política estraga tudo
Era exatamente neste ponto que a área estava travada havia algum tempo. Pesquisadores anteriores a Adamala tinham descoberto como alimentar e fazer crescer células sintéticas e como replicar DNA, mas a divisão celular era outro problema
Células comuns se dividem reorganizando o citoesqueleto, uma rede de fibras proteicas que fornece suporte estrutural, separando o DNA ao meio e então se partindo. Biólogos sintéticos não haviam encontrado uma forma de fazer suas células passarem por esse processo complexo. Então Adamala decidiu abrir mão do citoesqueleto e, ao vasculhar a literatura, encontrou um mecanismo de Reinhard Lipowsky no qual marcadores proteicos na membrana celular recrutavam outras proteínas, curvando fisicamente a membrana e dividindo a célula. Adamala seguiu essa abordagem, ajustou as proteínas de membrana das protocélulas e, depois de várias tentativas, conseguiu. Essa é a parte nova
Desculpem a pergunta de leigo. Fiquei curioso sobre de onde vieram os aminoácidos e as proteínas. Eu entendia que, para uma célula funcionar, eles precisariam ter a mesma quiralidade, e que aminoácidos “criados do zero” artificialmente teriam uma proporção 50:50 de cada quiralidade
Na explicação simplificada do NYTimes, foi dito que os genes foram “emprestados de vírus e do micróbio comum Escherichia coli”. Fico me perguntando o quão perto chegaram da meta de fazer algo “do zero”. Ou se, na prática, isso está mais para montar várias peças
Parece que os cientistas, ou alguém próximo a eles, criaram um wiki: https://en.wikipedia.org/wiki/SpudCell
Acho que nunca vi pesquisadores fazendo divulgação diretamente dessa forma. É uma abordagem interessante; fico curioso para saber se isso vai virar padrão
A organização que realizou esta pesquisa é esta: https://biotic.org/
A Biotic se apresenta como uma instituição de pesquisa sem fins lucrativos, de interesse público, que desenvolve células sintéticas química e funcionalmente definidas. Diz que sua missão é viabilizar e administrar de forma responsável avanços fundamentais em biotecnologia, e que seu objetivo é garantir que a biotecnologia de nível mundial beneficie todas as pessoas e o planeta quando ela se tornar relevante. Esta pesquisa específica parece ter sido conduzida na University of Minnesota
Adamala perguntou “o que mais a biologia pode fazer?”. Bem, talvez criar vida sintética capaz de destruir rapidamente toda a vida
Se você quiser ver o manuscrito de fato, ele está aqui: https://www.biotic.org/research/spudcell/spudcell-manuscript...
É interessante que a dra. Kate Adamala, que alguns anos atrás interrompeu os experimentos com proteínas destras, tenha liderado esta pesquisa. Considerando o quão perto chegaram naquela época, não é surpresa que tenham conseguido agora
Talvez você não saiba, mas o sistema imune detectaria patógenos canhotos e provavelmente poderia reagir de forma ainda mais agressiva. Dois mecanismos do corpo contra infecções, febre e ozonólise, são claramente não quirais. Pelo contrário, dá para argumentar que deveríamos acelerar o desenvolvimento de vida espelhada para uso industrial. O controle biológico seria mais fácil e, como ela não teria o que comer, a chance de escapar do laboratório seria muito menor
Imagino tropeçar em uma notícia do ano 2226. Começo a ler para ver quem venceu a corrida da inteligência artificial entre Google, OpenAI e Anthropic
Mas o que descubro é que foi a Biotic. Ela agora é a entidade política mais poderosa do Sistema Solar e de seus arredores, e em 2084 comprou a Alphabet, a OpenAI e a Anthropic em um único dia. Humanos já não são mais preferidos, e a reprodução é limitada ao mínimo ótimo que garante a sobrevivência da espécie como relíquia. Para atividades produtivas, a Biotic prefere biomáquinas. Imagine drones dando à luz descendentes durante o pico de tráfego. Consome mais energia, mas não exige fábricas nem trabalhadores. Se forem deixadas soltas, as máquinas se multiplicarão de forma incontrolável, em vez de apodrecerem como lixo, como acontecia antes
Algumas formam coletivos e constroem enormes estruturas móveis comandadas por inteligências coletivas incompreensíveis. A matéria diz que esse evento na verdade ocorreu cerca de 3,5 bilhões de anos atrás e recomenda assinar a inteligência coletiva atual