La programmazione informatica e la sintesi genica sembrano avere poco in comune. Ma secondo l'Università di Cincinnati, il professor Andrew Steckl, un eminente studioso dell'Ohio, i progressi tecnologici nel primo lo rendono ottimista sul fatto che la produzione di geni su larga scala sia realizzabile.

Steckl e il suo studente, Joseph Riolo, hanno utilizzato la storia dello sviluppo di microchip e di piattaforme software per computer su larga scala come modello predittivo per comprendere un altro sistema complesso, la biologia sintetica. Steckl ha detto che il progetto è stato ispirato dai commenti di un altro studente del suo gruppo, Eliot Gomez.

"Nessuna analogia è perfetta. Il DNA non soddisfa determinate definizioni di codice digitale", ha affermato Riolo, "ma ci sono molti modi in cui il genoma e il codice software sono comparabili".

La loro analisi è stata pubblicata sulla rivista Scientific Reports.

Secondo lo studio della UC, la biologia sintetica ha il potenziale per essere "il prossimo progresso tecnologico umano epocale dopo la microelettronica e Internet". Le sue applicazioni sono illimitate, dalla creazione di nuovi biocarburanti allo sviluppo di nuove cure mediche.

Gli scienziati del J. Craig Venter Institute hanno creato il primo organismo sintetico nel 2010 quando hanno trapiantato un genoma artificiale di Mycoplasma mycoides in un'altra cellula batterica. Questo genoma artificiale relativamente semplice ha impiegato 15 anni per svilupparsi a un costo di oltre 40 milioni di dollari.

Ma utilizzando lo sviluppo di chip per computer come guida, Steckl ha affermato che possiamo dedurre che la velocità e i costi di produzione di una vita sintetica simile potrebbero seguire una traiettoria simile alle prestazioni e al costo dell'elettronica nel tempo.

L'articolo mette in evidenza il confronto e le somiglianze tra i linguaggi di codifica biologici e digitali in termini di alfabeto, parole e frasi. Tuttavia, gli autori sottolineano che la codifica del DNA - le combinazioni di adenina, guanina, timina e citosina che compongono un genoma - racconta solo una parte della complessa storia dei geni e omette cose come l'epigenetica.

"In secondo luogo, la funzionalità dei bioorganismi può essere descritta come bottom-up, distribuita, autoreplicante e non deterministica; mentre il design e la funzionalità del sistema informatico sono top-down, concentrati, non (ancora) autoreplicanti e deterministici", lo studio ha detto.

"Ci sono tutti i tipi di avvertimenti, ma abbiamo bisogno di un confronto di ordine zero per iniziare questa strada", ha affermato Steckl, un illustre professore di ricerca che ricopre incarichi congiunti in ingegneria elettrica, ingegneria biomedica e ingegneria dei materiali presso il College of Engineering and Applied della UC Scienza.

"Possiamo confrontare la complessità della programmazione di un aereo da combattimento o di un rover su Marte con la complessità associata alla creazione del genoma di un batterio?" chiese Steckl. "Sono dello stesso ordine o sono significativamente più complicati?

"O gli organismi biologici sono molto più complicati e rappresentano la 'programmazione' più complicata che sia mai stata eseguita, quindi non c'è modo di duplicarla artificialmente, o forse sono dello stesso ordine della creazione della codifica per un F-35 caccia o un'auto di lusso, quindi forse è possibile."

La legge di Moore è un modello predittivo per l'avanzamento dei chip dei computer. Prende il nome dall'informatico Gordon Moore, co-fondatore di Intel, suggerisce che i progressi tecnologici consentono una crescita esponenziale dei transistor su un singolo chip del computer.

E a 55 anni da quando Moore ha redatto la sua teoria, la vediamo ancora all'opera nei microchip tridimensionali, anche se i progressi offrono minori vantaggi in termini di prestazioni e riduzione della potenza rispetto ai precedenti balzi in avanti.

Dal 2010, afferma lo studio, il prezzo della modifica dei geni e della sintesi dei genomi si è approssimativamente dimezzato ogni due anni, proprio come suggerisce la legge di Moore.

"Ciò significherebbe che la sintesi di un genoma umano artificiale potrebbe costare circa 1 milione di dollari e applicazioni più semplici come un batterio personalizzato potrebbero essere sintetizzate per un minimo di $ 4.000", hanno affermato gli autori nello studio.

"Questa combinazione di complessità superabile e costi moderati giustifica l'entusiasmo accademico per la biologia sintetica e continuerà a ispirare interesse per le regole della vita", ha concluso lo studio.

Allo stesso modo, Steckl ha affermato che la bioingegneria potrebbe diventare parte integrante di praticamente ogni settore e scienza nello stesso modo in cui l'informatica si è evoluta da disciplina di nicchia a componente fondamentale di quasi tutte le scienze.

"Vedo una correlazione tra il modo in cui l'informatica si è evoluta come disciplina. Ora si vede l'informatica per impieghi gravosi in ogni disciplina scientifica", ha affermato Steckl. "Vedo qualcosa di simile accadere nel mondo della biologia e della bioingegneria. La biologia è ovunque. Sarà interessante vedere come si evolvono queste cose."

Sia Steckl che Riolo concordano sul fatto che la capacità di creare una vita artificiale non comporta necessariamente l'onere o l'autorità morale per farlo.

"Non è qualcosa da prendere alla leggera", ha detto Steckl. "Non è così semplice come dovremmo farlo perché possiamo farlo. Si dovrebbero anche considerare le implicazioni filosofiche o addirittura religiose".