Il primo genoma di un organismo vivente progettato al computer e poi sintetizzato chimicamente è stato realizzato da un gruppo di ricercatori del Politecnico di Zurigo diretti da Beat e Matthias Christen, che ne riferiscono sui "Proceedings of the National Academy of Sciences".

Undici anni fa, Craig Venter – il biologo noto per aver sfidato il Progetto genoma umano nella corsa al primo sequenziamento del genoma della nostra specie - annunciò di aver sintetizzato per la prima volta un genoma artificiale. Il suo risultato, però, è molto diverso da quello di oggi: il suo team aveva realizzato una copia esatta di un genoma naturale, mentre i ricercatori del Politecnico di Zurigo hanno effettuato una modifica radicale.

Partiti dal genoma di un batterio d'acqua dolce Caulobacter crescentus, ne hanno costruito una versione “ridotta”, costituita dai soli geni strettamente necessari a far sopravvivere il batterio in un ambiente artificiale di laboratorio. Più precisamente, hanno sintetizzato e montato insieme 680 dei 4000 geni di C. crescentus, ottenendo così il genoma di un nuovo microrganismo, che hanno battezzato Caulobacter ethensis-2.0.

La ragione del ridimensionamento del genoma - realizzato attraverso un algoritmo che ha ridotto le ridondanze, ossia le ripetizioni di sequenze di DNA - è duplice. Da un lato, ha permesso di limitare un grave problema di montaggio del genoma contro cui si sono infranti molti tentativi precedenti: "Le molecole di DNA - spiega Matthias Christen - hanno la capacità di aderire ad altre molecole di DNA, ma, a seconda della sequenza, possono anche attorcigliarsi in loop e nodi che possono ostacolare il processo di produzione o renderla addirittura impossibile". Riducendo le ridondanze si riducono le possibilità che il tentativo di creare il genoma fallisca.

Ma il motivo principale che ha spinto i ricercatori a creare questa versione ridotta di C. crescentus è stato verificare fino a che punto conosciamo e padroneggiamo i meccanismi della genetica.

In un genoma i geni occupano solo una piccola parte di tutto il DNA che lo costituisce; il resto è stato a lungo considerato “genoma spazzatura”, resti di processi di copiatura di geni non andati a buon fine. Più recentemente, tuttavia, si è compreso che almeno una parte di questo DNA ha invece diverse funzioni di regolazione dell’attività genica, ma il complesso delle eventuali funzioni delle altre parti è ancora un mistero. Disponendo di un genoma “minimale” come quello di C. ethensis-2.0 i ricercatori ora potranno controllare progressivamente se altre parti del DNA spazzatura possono avere delle funzioni, che possono essere messe in evidenza, per esempio, attraverso l'alterazione delle condizioni ambientali.

Un altro risultato che offre importanti informazioni per i biologi è stato che solo 480 dei 600 geni sintetizzati hanno mostrato di funzionare come nel batterio naturale. Ora Christen e colleghi intendono cercare di creare una nuova versione del batterio, C. ethensis-3.0, in cui funzionino perfettamente tutti e 600 i geni.

Infine, per prevenire polemiche su possibili “batteri di Frankenstein”, i ricercatori sottolineano che quello che hanno creato - e che a loro interessa - è solo il genoma del batterio, e non la creazione del batterio stesso: prima di pensare a possibili applicazioni dei risultati della ricerca, osservano, sarà necessaria un'approfondita discussione in tutti i settori della società, su quali di esse vadano considerate ammissibili e su come prevenire gli abusi.