Pela Primeira Vez, uma Célula Construída de Raiz Cresce e Divide-se

Yasemin Saplakoglu, 1 de Julho de 2026
Link para o Artigo original: [Quanta Magazine]
9 minutos

Pela primeira vez, biólogos empacotaram componentes não vivos dentro de uma membrana semelhante a uma célula, peça por peça, e testemunharam o saco de moléculas começar a comportar-se como vida. A célula sintética criada em laboratório cresceu, replicou o seu ADN e dividiu-se, demonstrando as funções básicas de um ciclo celular.

É "um passo impressionante", afirmou Jack Szostak, que estuda as origens da vida na Universidade de Chicago e não esteve envolvido na investigação. "Não conheço nenhum outro esforço para montar uma célula artificial a partir de componentes biológicos que tenha progredido tanto."

A célula não está viva segundo qualquer definição. Não consegue sobreviver sem entregas constantes de alimento e ribossomas, o maquinário necessário para produzir proteínas. Não tem defesas nem um bom sistema de eliminação de resíduos. Mas é a demonstração mais forte até à data de que é possível gerar vida a partir de não-vida, um objetivo que os biólogos sintéticos perseguem há décadas.

"É um grande passo em direção a este santo graal de fabricar algo vivo a partir de componentes mortos", disse Sijbren Otto, químico de sistemas no Instituto Stratingh de Química nos Países Baixos, que não participou no trabalho. "Ainda não está completamente lá, mas está definitivamente a aproximar-se bastante."

Como estas células foram montadas a partir do zero e todas as partes moleculares foram fabricadas em laboratório, os cientistas podem mexer no sistema e substituir componentes. "Tenho um projeto, tenho uma lista completa de ingredientes químicos de cada componente", afirmou Kate Adamala, bióloga sintética na Universidade de Minnesota que liderou o novo estudo, que ainda não foi revisto por pares. Com tal flexibilidade, este tipo de célula sintética poderá um dia ser levada a criar novos materiais, como biocombustíveis e medicamentos, e ajudar os investigadores a estudar doenças.

Poderá também dar aos cientistas uma visão sobre algumas das suas questões existenciais mais profundas: O que é o mínimo necessário para sustentar a vida? Como poderá a vida ter começado? O que acontece se alterarmos a biologia que compõe a vida na Terra atual?

Ou, como Adamala disse: "O que mais pode a biologia fazer?"

Construir Vida

Há cerca de 4 mil milhões de anos, um conjunto de moléculas não vivas juntou-se para formar os primeiros protocélulas. Alimentaram-se, cresceram e dividiram-se. Depois, ao longo do tempo, surgiram processos evolutivos que permitiram a estas células mudar e diversificar-se em muitos tipos diferentes, decorando um mundo estéril com todo o tipo de seres estranhos. Um mundo puramente químico floresceu num mundo biológico. Os cientistas não concordam sobre como ocorreu esta transição de não-vida para vida, ou abiogénese, mas alguns viraram-se para tentar recriá-la em laboratório.

Durante décadas, os investigadores adotaram diferentes abordagens a este desafio. Alguns, como o biólogo sintético John Glass do Instituto J. Craig Venter, estão a despojar células bacterianas dos seus genomas mais pequenos e nus para revelar os requisitos mínimos de uma célula para se manter viva. Outros, como Otto, tentam construir células com moléculas diferentes das encontradas na biologia terrestre.

Adamala também trabalha a partir do zero, mas com moléculas biológicas encontradas na natureza atualmente. Quando iniciou o seu laboratório em 2016, imaginou montar uma célula sintética, uma prova de conceito, que pudesse passar por um ciclo completo de divisão celular utilizando o seu próprio genoma.

Encontrou um manual de instruções no que todas as células conhecidas têm em comum: crescem, duplicam o seu ADN, dividem-se e evoluem. Transcrevem o seu ADN para ARN e depois produzem proteínas para executar estas tarefas e outras que mantêm uma célula a funcionar, como metabolizar moléculas para obter energia. Tudo isto é feito dentro de uma membrana lipídica, que mantém todos os materiais necessários num só lugar. A equipa de Adamala precisava de construir um genoma para a sua célula sintética e fornecer-lhe todos os materiais para executar essas tarefas.

Desenvolveram e otimizaram diferentes ingredientes, a maioria inspirada por outros laboratórios, antes de os combinar no interior de lipossomas — sacos ocos encerrados por uma simples membrana lipídica. Isto serviria como o corpo celular.

Um mundo puramente químico floresceu num mundo biológico.

Começaram com o sistema mais fundamental de uma célula: o seu mecanismo para copiar o ADN e transmiti-lo às células-filhas. Adotaram um sistema de replicação de ADN, pioneiro dos biólogos sintéticos Hannes Mutschler e Christophe Danelon, e ajustaram-no para funcionar em conjunto com outros sistemas, incluindo um pacote comercial de 36 enzimas que permitem à célula ler ADN e produzir proteínas. A equipa de Adamala manipulou a sua mistura celular, trocando genes e ajustando concentrações de várias moléculas, para que os sistemas genéticos cruciais de transporte de informação e produção de proteínas funcionassem em harmonia.

O seu pequeno genoma sintético não codificava quaisquer genes metabólicos, que permitiriam à célula processar alimento e energia, nem muitas das moléculas complexas de que uma célula necessita. Por isso, em paralelo, os investigadores prepararam pacotes de abastecimento.

Encheram outros lipossomas com açúcar, lípidos e enzimas, bem como moléculas complexas, como ARN de transferência (ARNt) e ribossomas, que trabalham em conjunto para traduzir instruções genéticas em proteínas. Para que o seu protocélula aceitasse estes fornecimentos cruciais, a equipa modificou também uma proteína que se instalaria na membrana celular e atrairia as bolhas lipídicas. Quando uma bolha colidia com a célula, as suas membranas fundiam-se, libertando os fornecimentos no interior.

Não foi fácil conseguir que todos estes sistemas genéticos funcionassem em conjunto com sucesso. Após mais alguns ajustes e otimizações, a célula começou a crescer e a replicar o seu ADN.

"Estava quase pronta para dizer 'Terminado' e 'Vamos publicar'", recordou Adamala. Mas a sua visão para uma célula sintética tinha mais um passo: a divisão.

Divisão Celular — O Grande Desafio

Este era o ponto onde o campo estava bloqueado há algum tempo. Investigadores antes de Adamala tinham descoberto diferentes formas de alimentar e fazer crescer células sintéticas e de replicar o seu ADN. Mas a divisão celular é um desafio diferente. Uma célula típica reorganiza o seu citoesqueleto — uma rede de fibras proteicas que fornece suporte estrutural — para dividir o seu ADN e separar-se. Os biólogos sintéticos não conseguiam descobrir como fazer com que as suas células passassem por este processo complexo.

Então Adamala decidiu prescindir do citoesqueleto. Um dia, enquanto percorria a literatura científica, encontrou um mecanismo interessante num artigo. Ao anexar marcadores proteicos a uma membrana celular, o biólogo sintético Reinhard Lipowsky do Instituto Max Planck de Colóides e Interfaces atraiu outras proteínas para se aglomerarem e dobrarem fisicamente a membrana, forçando a célula a dividir-se. Seguindo esta abordagem, Adamala ajustou uma proteína da membrana celular e testou-a nos seus protocélulas. Após várias tentativas, funcionou.

"Não me permiti acreditar nisto durante algum tempo", disse ela. "Foi como 'Meu Deus, será que fiz mesmo uma célula a dividir-se?' … A certa altura, depois de verificar suficientes vezes, pensamos 'Ok, agora é real'."

Este artigo "demonstra lindamente este mecanismo de divisão", afirmou Job Boekhoven, químico de sistemas na Universidade Técnica de Munique, que não esteve envolvido no estudo. "Isto foi uma conquista enorme."

Ao juntar sistemas inspirados por diferentes laboratórios — replicação de ADN, lipossomas alimentadores e proteínas indutoras de divisão — e depois otimizá-los para funcionar em conjunto, a equipa de Adamala mostrou que é possível induzir o mundo químico a formar um mundo biológico em laboratório.

"Combinar todas estas coisas é uma proeza técnica impressionante", disse Glass. "Acredito que se revelará um evento marcante para o campo das células sintéticas e para a biologia em geral."

Michael Lynch, biólogo evolutivo na Universidade do Estado do Arizona, que também não esteve envolvido no estudo, concordou. É "uma obra-prima da biologia sintética", afirmou. No entanto, advertiu também contra o entusiasmo excessivo em relação à célula, uma vez que ainda não é autossustentável.

"Acredito que se revelará um evento marcante para o campo das células sintéticas e para a biologia em geral."

— John Glass, Instituto J. Craig Venter

O Nascimento das "Spudcells"

Depois de as células sintéticas terem sido criadas, os seus alunos e outros começaram a chamar-lhes "células Adamala" — uma alcunha que ela odiava. Insistiu que nomeassem as células com qualquer outra coisa, sugerindo a brincar "batatas". Então os seus alunos começaram a chamar-lhes spudcells. "Sou polaca, sou maioritariamente feita de batatas, por isso está bem para mim", disse Adamala.

Cada célula é minúscula. O seu genoma é muito mais pequeno que os genomas bacterianos e não parece nada de especial. É "bonita para mim porque estou super entusiasmada com isto", disse Adamala. "Mas se olharmos para ela ao microscópio, é tipo 'Ok, é uma bolha'."

Evolução e Mais Além

A célula conseguia crescer e dividir-se. Mas conseguia dar o próximo passo em direção à vida, evoluindo?

Os investigadores começaram a manipular o ADN da célula sintética para ver se conseguiam que algumas células crescessem mais ou se dividissem mais rapidamente — criando, efetivamente, variação genética na população celular. Descobriram que as células que cresciam mais também tinham mais células-filhas e começavam a tornar-se mais populosas. Por outras palavras, essas características começaram a ser selecionadas na população, o primeiro passo em direção à evolução.

O que a equipa de Adamala demonstrou não foi exatamente seleção natural, o mecanismo primário que impulsiona a mudança evolutiva, na qual os organismos melhor adaptados ao seu ambiente têm maior probabilidade de sobreviver. Mesmo que conseguisse que a sua célula produzisse mais células-filhas, ela não acredita que isso levaria à evolução. Isto porque a equipa de Adamala teve de criar variação genética de forma sintética, em vez de permitir mutações aleatórias no ADN. A enzima que constrói novas cadeias de ADN funciona demasiado bem, disse ela; não introduz mutações significativas na sequência. Será necessário encontrar uma enzima mais propensa a erros — mas não tão propensa a erros que a integridade do genoma e a função da célula se percam.

"A biologia precisa de mudar suficientemente depressa, mas não demasiado depressa", disse Adamala. Afirmou que precisa de encontrar o equilíbrio ideal entre ordem e caos, referindo-se ao bioquímico e teórico da complexidade Stuart Kauffman, professor emérito da Universidade da Pensilvânia, que defende que a biologia funciona melhor no "limite do caos".

Uma demonstração clara de um processo evolutivo é "claramente algo que está a faltar", disse Boekhoven. "Tenho a certeza de que esse é o próximo grande passo." Outros investigadores já demonstraram evolução adaptativa noutros tipos de células sintéticas. Mas essas células eram bactérias despojadas de todos os genes, exceto o mínimo indispensável — não foram construídas a partir do zero.

Limitações e o Caminho a Percorrer

As células também são limitadas pelo facto de precisarem de receber muitas das suas matérias-primas. O facto de as células não conseguirem produzir os seus próprios ribossomas, como fazem as células naturais, "limita [o seu] potencial de crescimento e reprodução sustentada", disse Szostak, que foi orientador de doutoramento de Adamala. "Se o sistema delas fosse capaz de gerar os seus próprios ribossomas e outras proteínas e ARN, estaria muito mais próximo das células biológicas existentes, como as bactérias."

Adamala também considera que precisarão de descobrir uma forma de adicionar um citoesqueleto para melhorar o seu sistema de replicação. Atualmente, as células desperdiçam muita energia e tempo a atrair moléculas para se aglomerarem e ajudarem na divisão.

No cômputo geral, os cientistas estão longe de construir algo remotamente próximo de uma célula viva moderna — mas esta nova célula é ainda a mais semelhante à vida até à data. "A célula moderna é como um Dreamliner", disse Adamala, referindo-se ao avião Boeing 787. "Nós construímos um Wright Flyer… a primeira estrutura de bicicleta com asas que voa 30 metros."

Um Futuro para a Biologia Sintética

Paralelamente à partilha dos novos resultados, Adamala e outros biólogos sintéticos anunciaram a formação de uma organização sem fins lucrativos chamada Biotic, que utilizarão para disponibilizar as suas ferramentas de biologia sintética a investigadores de todo o mundo. A equipa está a disponibilizar os seus dados e métodos para que os biólogos sintéticos possam começar a construir e melhorar a sua célula.

A esperança é que o trabalho possa ser usado, daqui a décadas, para criar plásticos sem combustíveis fósseis, por exemplo, ou fertilizantes ou medicamentos.

Estas células sintéticas poderão também abrir caminho para o passado, para as origens da própria biologia. A vida na Terra teria começado a partir de moléculas muito mais simples do que aquelas que as spudcells utilizam. Ainda assim, a criação por Adamala de um sistema de célula sintética a partir de materiais não vivos aproxima os investigadores um passo mais perto de explorar, em laboratório, questões mais profundas sobre as origens e os requisitos da vida, um sonho que partilha com outros.

"Se queremos compreender o que é a vida", disse Boekhoven, "primeiro precisamos de a construir."