Este trabajo analiza la asignación de funciones en los objetos biotecnológicos que construye la biología sintética, disciplina emergente que tiene como objetivo fundamental el diseño de organismos con nuevas funciones biológicas. La noción de función propia de Ruth Millikan (1984; 1989) se aplica a un producto paradigmático de la biología sintética: Mycobacterium mycoides JCVI-syn1.0 (en adelante designado Mm1.0), una réplica de un microrganismo existente en la naturaleza construido mediante síntesis química (Gibson et al., 2010). Se analiza también el alcance de dos estrategias empleadas por la biología sintética para modificar o crear nuevas funciones biotecnológicas: la evolución dirigida (Dougherty y Arnold, 2009) y el diseño de novo (Huang et al., 2016).

Un campo de intersección entre la biología y la tecnología lo constituyen los objetos biotecnológicos o bioartefactos, organismos modificados por la agencia humana con el propósito de obtener un beneficio de sus funciones biológicas¹. Lee (2005) clasifica los bioartefactos en tres grandes categorías: a) organismos domesticados desde tiempos ancestrales mediante procedimientos de conocimiento empírico; b) producciones biotecnológicas tradicionales, originadas en la manipulación de microrganismos y en los cruzamientos de plantas y animales guiados por conocimientos de genética clásica; c) objetos biotecnológicos modernos cuya producción se fundamenta en el conocimiento de las funciones biológicas en el nivel molecular y en la genómica de organismos. En esta última categoría están incluidos, entre otros, los organismos transgénicos y las más recientes producciones de la biología sintética. En los bioartefactos las funciones biológicas modificadas intencionalmente coexisten con las funciones naturales del organismo. Ambos tipos de funciones pueden estar superpuestas, como en el caso de la vaca Holstein, en la cual la función natural de la lactancia se ha intervenido mediante cruzamientos para maximizar la producción de leche (Cuevas Badallo, 2016). Pero también, las funciones modificadas pueden no ser parte de las funciones naturales de un organismo; por ejemplo, en la soja genéticamente modificada se ha introducido mediante transgénesis un gen bacteriano cuya capacidad para degradar el herbicida glifosato no está presente en el genoma original de la planta (Green, 2016). Aún en estos casos, los productos de expresión de los genes foráneos actúan de manera integrada y dependen de las funciones naturales del organismo modificado.

La biología sintética es una disciplina reciente que combina varias áreas del conocimiento, principalmente la ingeniería, la informática, la biología molecular y la genómica. El rasgo distintivo de la biología sintética es la aplicación de conceptos fundamentales de la ingeniería, tales como abstracción, modularización y estandarización, para diseñar y construir sistemas biológicos (Endy, 2005). Orientada desde su emergencia como una disciplina tecnológica para la producción de recursos útiles, la biología sintética concibe un sistema biológico como un conjunto de módulos de ADN (biobricks) que expresan diferentes funciones. Estos módulos se consideran como elementos intercambiables de acuerdo a los recursos que se pretendan producir, de manera análoga a la sustitución de las piezas que conforman un artefacto. Una de las estrategias de la biología sintética es la modificación de funciones biológicas ya existentes en la naturaleza. Asimismo, la biología sintética propone la construcción de sistemas biológicos con funciones novedosas, generadas mediante el diseño intencional y no relacionadas con las funciones surgidas de la evolución natural. Entre las realizaciones más notables de la biología sintética se destacan el ya mencionado organismo Mm1.0; una variante de éste denominada Mycobacterium mycoides JCVI-syn3.0 (en adelante designado Mm3.0), consistente en un genoma mínimo concebido como chasis o plataforma para la expresión de nuevas funciones biotecnológicas (Hutchison et al., 2016) y el diseño de microrganismos para la producción de artemisinina, un fármaco utilizado en el tratamiento contra la malaria (Ro et al., 2006). No obstante, el hasta aquí limitado número de producciones, existe una gran expectativa en torno a la capacidad de la biología sintética para el impulso de la bioeconomía, una modalidad de producción de bienes y servicios basada en la explotación de los recursos biológicos.

El origen y la naturaleza de las funciones en organismos ha sido objeto de intensa discusión filosófica, especialmente desde el último tercio del siglo pasado. En términos generales, el concepto de selección natural y la concepción de un sistema biológico como un conjunto organizado de capacidades funcionales han sido los dos ejes principales a través de los cuales diferentes teorías explicaron la naturaleza de las funciones biológicas. Wright (1973) ha postulado que la función de un rasgo biológico está determinada por dos fenómenos: a) el proceso de selección natural de los efectos que dicho rasgo ha producido en el pasado y b) la capacidad funcional del rasgo en el presente. En cambio, Cummins (1975) desestima de manera expresa el rol de la selección natural en el establecimiento de una función. El análisis funcional de este autor se enfoca en la capacidad particular de cada uno de los componentes de un sistema biológico para servir de manera coordinada a un sistema funcional mayor. Millikan (1984) sostiene que la historia evolutiva de un rasgo es el determinante de su función, independientemente de cuál sea su capacidad actual. Introduce la noción de función propia en referencia a la capacidad por la cual un rasgo ha sido seleccionado históricamente (Millikan, 1989).

La adscripción de funciones en organismos modificados por la agencia humana ha sido motivo de indagación filosófica más o menos reciente desde distintos enfoques (Lewens, 2004; Sperber, 2007; Longy, 2009; Cuevas Badallo, 2016). Buena parte de estos trabajos se focalizan en los bioartefactos tradicionales, propios de los comienzos de los procesos de domesticación de plantas y animales, o de aquellos generados mediante el mejoramiento genético clásico. Más infrecuente ha sido el tratamiento de la adscripción funcional en los bioartefactos cuyas funciones técnicas implican modificaciones en el nivel molecular (Cuevas Badallo y Vermaas, 2010). Y aún más escasos son los trabajos que han abordado el problema específico de las funciones en los objetos biotecnológicos que procura construir la biología sintética. Holm (2013) caracteriza estos objetos como productos del diseño inteligente y los designa "organismos Paley". En su Teología Natural, William Paley (1802) reflexiona en torno al significado del hallazgo de un reloj en una playa desierta. Según Paley, un fenómeno de este tipo conduciria inequívocamente a pensar en la existencia de un Creador como diseñador inteligente del Universo antes que en un proceso evolutivo. Holm evoca esta escena y sostiene que los nuevos organismos construidos por la inteligencia humana mediante biología sintética también carecerian de una historia evolutiva natural. En consecuencia, no correspondería atribuírles funciones propias de acuerdo a como las define Millikan (1989). Por su parte Schyfter (2015; 2021), propone un enfoque de las funciones biológicas desde el marco de los estudios sociales de la ciencia y la tecnología. Emplea la biología sintética como estudio de caso para afirmar que las funciones, antes que las propiedades de los organismos en sí, son atributos otorgados de manera colectiva por las comunidades epistémicas de cada área específica. Achatz (2019) sostiene una posición pragmática y pluralista para la adscripción de funciones en los objetos de la biología sintética, atendiendo al origen natural y artefactual de sus capacidades y a las particularidades de algunas prácticas de la nueva disciplina; por ejemplo, el hallazgo de nuevas funcionalidades mediante la combinación de módulos por el método de prueba y error, o inclusive, los intentos artísticos a partir del montaje de piezas biológicas. Más allá de la diversidad de enfoques que reflejan estos trabajos, resulta evidente la importancia asignada a la noción de función en los discursos que refieren a los bioartefactos específicos de la biología sintética. En todo caso, la yuxtaposición de funciones naturales y artefactuales en una misma entidad, sumado a la posibilidad de diseñar funciones de novo con independencia de los patrones biológicos establecidos por la evolución natural, justifican una discusión específica sobre la naturaleza y la adscripción de funciones en los objetos de la biología sintética.

La estructura de este trabajo se organiza por secciones. En la siguiente sección se reconstruyen en forma general los conceptos más relevantes de las principales teorías sobre la naturaleza de las funciones. En tanto bioartefactos, la naturaleza de las funciones en los productos de la biología sintética admite un enfoque epistémico dual, tanto desde la biología como la tecnología. Las nociones iniciales de función en el dominio biológico oficiaron como cimiento para el desarrollo posterior de teorías sobre las funciones en los artefactos de la cultura material (Vermaas y Houkes, 2006; Kroes y Meijers, 2006; Preston, 2013). Si bien emplearemos conceptos de ambos campos, este trabajo se concentra en las teorías sobre funciones provenientes de la biología, con sus correspondientes proyecciones al campo de la tecnología. En la tercera sección se discute la noción de función propia en los objetos de la biología sintética. Esta noción se aplica en la cuarta sección a Mm1.0, objeto paradigmático de la biología sintética. La quinta sección discute la adscripción de funciones propias a bioartefactos construidos bajo dos estrategias metodológicas diferentes que emplea la biología sintética: la evolución dirigida y el diseño racional o diseño de novo. Estas estrategias serán útiles para fundamentar las conclusiones en la sección final del trabajo: atendiendo a su doble origen, los bioartefactos de la biología sintética son depositarios en simultáneo de funciones propias directas y derivadas. Aún con los más sofisticados conocimientos y medios técnicos para el diseño racional de nuevas funciones en los sistemas vivientes, los objetos construidos por la biología sintética guardan una impronta importante de la historia natural. No existe todavía la posibilidad de construír funciones biológicas ex nihilo, enteramente por fuera de los márgenes de la evolución biológica.

Un aporte seminal al concepto de función en el debate filosófico contemporáneo surge del trabajo de Larry Wright (1973), quien propone una teoría general de las funciones en organismos naturales. Wright sostiene que la asignación de una función a un ítem biológico debe fundarse en una causa que explique tanto la presencia del ítem como su capacidad para producir un efecto determinado. Este fundamento debe también diferenciar de manera taxativa la función genuina o "verdadera" de otras capacidades transitorias o accidentales en las que un ítem pudiera estar implicado. De acuerdo a Wright, dos criterios deben ser satisfechos para asignar una función Z a un ítem X:

El criterio a) alude a la causa específica que explica la presencia de X. Por una parte, refiere de manera explícita a la capacidad actual de X de hacer Z; por otra parte, refiere al pasado de X, más exactamente a su historia de selección. La causa específica de la presencia de X se explica entonces por la selección natural de X como resultado de su capacidad para hacer Z: "si un órgano ha sido naturalmente seleccionado de manera diferencial en virtud de alguna cosa que hace, podemos decir que la razón de que ese órgano está ahí es que hace esa cosa" (Wright, 1973: 161). La historia de selección es, según Wright, la causa que explica la presencia del órgano. El criterio b) permite distinguir el efecto seleccionado (la función Z) de otros efectos en que X pudiera estar implicado. La causa de que X esté presente es un tipo específico de causa o etiología: el proceso de selección natural de los efectos de su función Z. Otras capacidades eventuales de X, producidas por causas diferentes de la causa específica, quedan excluídas como función Z. En un ejemplo clásico, la función del corazón en un organismo es bombear sangre porque por ese efecto el corazón ha sido seleccionado a lo largo de su trayectoria evolutiva. En cambio, el corazón no ha sido seleccionado por emitir un sonido rítmico, una capacidad secundaria que es solo consecuencia de su función "verdadera". Del mismo modo, la función de la clorofila en las plantas es la fotosíntesis, capacidad por la que ha sido seleccionada y que explica su presencia en las hojas. El almacenamiento de magnesio también es una capacidad de la molécula de clorofila. Pero no es la causa que explica su presencia en las hojas².

Robert Cummins (1975) objeta los fundamentos basados en la selección natural como factor determinante de una función³. Propone en cambio, una estrategia analítica en la cual la función de un ítem se atribuye de acuerdo a su capacidad en el presente. Esta capacidad se manifiesta dentro de un sistema general, al cual el ítem se halla integrado como un componente más (Cummins, 1975). Así, la función del corazón deviene de su capacidad de bombear sangre dentro del sistema circulatorio, el cual incluye también otros componentes, como la sangre y los vasos sanguíneos, cada uno con su propia función. De igual forma, en una línea de montaje las funciones se asignan según la capacidad de cada componente del sistema. Bajo la lógica de Cummins, la función de la línea como un todo es consecuencia de la función de cada uno de los componentes que la integran.

Una visión alternativa a las de Wright y Cummins es postulada por Ruth Millikan, quien considera a la historia de un ítem como único determinante de su función. Denomina función propia a la capacidad por la cual un ítem ha sido seleccionado y reproducido en el pasado, independientemente de cuál sea su capacidad actual (Millikan, 1984; 1989). La noción de función propia no es una mera definición conceptual sino más bien el núcleo de una teoría general de las funciones. Aunque su referencia fundante es el ámbito biológico, Millikan encuentra una serie de analogías en ítems tan disímiles como organismos, objetos artefactuales, estructuras del lenguaje y representaciones mentales, entre otros, que conducen a postular la existencia de funciones propias en cada uno de ellos:

La función propia de un ítem se refiere a la función que éste tiene, aquello que se supone que debe llevar a cabo, bien diferente del concepto de la capacidad de funcionar como en un determinado contexto (Millikan, 1989). Aunque emerge de una matriz naturalista, la definición de función propia conlleva entonces un carácter normativo. Esto habilita el concepto de funcionamiento inapropiado o mal funcionamiento cuando el ítem es defectuoso o no manifiesta la capacidad que si tuvo en organismos antecesores. En suma, salirse de la mirada sobre la capacidad presente y remitirse a la capacidad en el pasado le permite a Millikan distinguir las funciones principales de las accesorias y explicar los casos en que un ítem, aún teniendo asignada una función propia arraigada en su historia, no funciona o no funciona apropiadamente en el presente.

Para ilustrar la noción de función propia, Millikan (1989) recurre a un ejemplo singular: describe un supuesto ítem biológico cuyas partes componentes carecerían de funciones propias. Se trata del “doble accidental”: un ítem X generado mediante un reordenamiento molecular azaroso que resulta ser idéntico a otro ítem existente. Según la teoría millikaniana, la historia evolutiva a través del proceso de selección es el fenómeno que determina las funciones de los componentes de X. Sin embargo, tal como se ha generado, el ítem X carece de historia y por lo tanto no tiene funciones propias de ninguna clase: "Tal doble no tiene funciones propias porque carece de historia. No es una reproducción de ninguna cosa ni ha sido producido por algo que tenga funciones propias" (Millikan, 1989, pp 292). Si el ítem X fuera idéntico a un ser humano real, aun cuando fuera exactamente igual y con las mismas capacidades que las del original, sus partes componentes carecerían de historia evolutiva. Tampoco tendría historia el mecanismo productor del ítem X, ya que se trata de un "accidente cósmico" ocurrido de manera puramente casual. Si las partes componentes de X no tienen historia, en consecuencia, tampoco tienen funciones propias.

Naturalmente, el ejemplo de la generación del ítem X es un caso ficticio. Sugestivamente, algunos años antes de la emergencia de la biología sintética, Millikan afirma que:

Ahora bien, una de las novedades más impactantes de la biología sintética ha sido la generación de una réplica de un organismo previamente existente. La bacteria Mm1.0 es un bioartefacto cuyo genoma de 1,1 millones de pares de nucleótidos ha sido reproducido a partir de la información digital del genoma natural de Mycobacterium mycoides. Su construcción se llevó a cabo de manera modular, en línea con los métodos ingenieriles de la biología sintética⁴. Mm1.0 fue capaz de mantenerse y reproducirse de manera autónoma y sus rasgos genotípicos y fenotípicos resultaron ser esencialmente indistinguibles de los de su "doble" natural Mycoplasma mycoides (Gibson et al., 2010).

En la naturaleza encontramos ejemplos comunes de organismos sencillos que resultan ser réplicas exactas de otros previamente existentes. Por ejemplo, la reproducción por gemación de una levadura genera un nuevo individuo que es una réplica o clon del individuo original. Cada uno de los genes responsables de los mecanismos que generan y mantienen las estructuras de la nueva célula están asentados sobre una historia evolutiva. Los efectos producidos por cada uno de estos genes fueron seleccionados y reproducidos de manera sucesiva a través de generaciones, contribuyendo así a la supervivencia y proliferación de la levadura. Por ello, estos efectos o capacidades producidos por estos genes son sus funciones propias directas (Millikan, 1984)⁵.

La visión ingenieril de la biología sintética concibe los sistemas biológicos como objetos de diseño, no solo con el objetivo de modificar las funciones existentes sino también de crear funciones de novo, sin antecedentes en la evolución biológica natural. Sin embargo, no se conoce aún en el mundo biológico la posibilidad de una creación "desde cero" o por fuera del basamento evolutivo natural. Existen elementos estructurales básicos, por ejemplo, nucleótidos, aminoácidos o ciertos dominios de proteínas que tienen un pasado evolutivo y conforman un basamento biológico universal necesario para cualquier forma de vida conocida. ¿Cuál es, entonces, el grado de originalidad que puede ser alcanzado en las creaciones de la biología sintética? ¿Cómo es la relación entre el diseño original de una pieza biológica o de un organismo, por un lado, y el soporte biológico que conforma la evolución biológica natural durante miles de millones de años? En los términos de la teoría de las funciones de Millikan, es posible formular un interrogante similar: ¿cómo se establecen las funciones propias en los bioartefactos de la biología sintética?

Hasta aquí, se han contrastado dos formas de generación de organismos: la primera es meramente especulativa y da lugar a un organismo originado de manera casual, cuyas partes componentes carecen de historia y de funciones propias. La otra forma, generada en el laboratorio, resulta ser una copia exacta de un organismo de ocurrencia natural. En efecto, de acuerdo a Millikan (1984, pp 19-20) existen tres requisitos para considerar una entidad copia de otra precedente. Todos ellos son satisfechos en la generación de Mm1.0 a partir de la información genética de Mycobacterium mycoides: 1) ambos organismos tienen genotipos y fenotipos idénticos entre sí; 2) las leyes in situ que gobiernan la producción de la copia son derivadas de leyes naturales. Por ejemplo, las reacciones de síntesis química que unen los nucleótidos y los segmentos de ADN de Mm1.0 ocurren con arreglo a las leyes de la física y la química; y 3) las leyes in situ que gobiernan la producción de Mm1.0 implican que cualquier variación eventual en el genoma original quedará registrada en la copia. Por ejemplo, si ocurriera accidentalmente el cambio de un nucleótido en la transcripción de la información digital del genoma de Mycobacterium mycoides, este cambio se transmitirá al genoma de Mm1.0. De acuerdo con esto, las propiedades de cada uno de los genes que componen Mm1.0 son definidas por los organismos antecesores similares con los cuales Mm1.0 conforma una misma familia reproductiva. Además, el mecanismo mediante el cual cada uno de los genes de Mm1.0 lleva a cabo su función es un mecanismo que ha operado históricamente. En función de esto concluimos que, aun cuando el mecanismo reproductivo que los ha generado no ha sido el natural, cada uno de los elementos que componen el genoma de Mm1.0 conservan sus funciones propias directas. Cada una de estas funciones ha sido escogida por selección natural a través de su historia evolutiva, trayecto durante el cual los genes se han copiado de manera directa una y otra vez, contribuyendo así a la proliferación de la especie Mycobacterium mycoides de la cual el individuo Mm1.0 también forma parte.

Ahora bien, en tanto bioartefacto, Mm1.0 tiene un origen doble. Por una parte, su genoma es copia del genoma de un organismo natural con su correspondiente historia evolutiva. Por otra parte, Mm1.0 es también un ítem artefactual producto de las intenciones humanas. Pero en el marco teórico millikaniano, el mecanismo general por el cual en nuestro cerebro se generan intenciones también es un mecanismo biológico con su propia historia de selección natural. Precisamente, las intenciones o propósitos formulados en la mente se han seleccionado por su capacidad de ser cumplidos. La función propia directa de una intención es entonces la posibilidad de su misma concreción. Gracias a este efecto, la propiedad del cerebro humano de formular intenciones ha sido seleccionada históricamente. Las funciones propias directas de las intenciones se materializan a través de acciones y productos que procuran satisfacer esas intenciones. Tales productos también tienen funciones propias, que en este caso resultan ser derivadas de los mecanismos que los generan, esto es, las intenciones humanas. En la construcción de Mm1.0 la intención de los autores fue "crear una nueva célula controlada por un genoma sintético" (Gibson et al., 2010, pp 52), con idénticas funciones a las de una célula natural. El genoma sintético es el producto de la intención de construir una copia del genoma natural. En consecuencia, cada una de las partes componentes del genoma sintético, además de tener una función propia directa es también portadora de una función propia derivada⁶. En este punto es interesante señalar una suerte de paradoja. Supongamos que un especialista de la biología de Mycobacterium mycoides desconoce el proceso de construcción de Mm1.0. Al observar el fenotipo y analizar en detalle el genotipo de Mm1.0 no dudaría en afirmar que se trata de Mycobacterium mycoides. Si el especialista también conoce la teoría de las funciones de Millikan, afirmará naturalmente que cada una de las partes del genoma de Mm1.0 es portadora de funciones propias directas. Lo que ocurre es que Mm1.0 es una réplica de Mycobacterium mycoides y por lo tanto, como afirman sus propios autores ambos ítems resultan ser indistinguibles entre sí (Gibson et al., 2010). Más allá de una marca específica introducida en el genoma por los propios autores para testimoniar su origen artificial (lo que evidencia la precisión con que se ha hecho la réplica), no hay ningún rastro de la acción humana en Mm1.0 y por lo tanto tampoco hay un registro evidente de funciones propias derivadas. Lo que ocurre en este caso particular es que las funciones propias derivadas de las partes que componen el genoma sintético consisten en la reproducción de las partes que poseen funciones propias directas en el genoma natural de Mycobacterium mycoides. Con lo cual concluimos que en Mm1.0 las funciones propias directas y derivadas de cada una de las partes del genoma son coincidentes.

La naturaleza bioartefactual de Mm1.0 habilita otra modalidad de análisis, relacionada con la unidad que se considera depositaria de las atribuciones funcionales. En general, la noción de función en organismos se ha discutido en relación a sus componentes estructurales, -órganos, tejidos, células- o bien, si se considera el nivel molecular, a los componentes del genoma. Tal es el tipo de análisis que se ha discutido hasta aquí respecto a Mm1.0. En cambio, en los artefactos la unidad de análisis es el ente considerado como un todo, atendiendo al hecho de que son objetos construidos con un determinado propósito de funcionamiento (Preston, 2013). Por su naturaleza híbrida, el bioartefacto Mm1.0 también puede ser considerado de manera integral, como unidad de análisis para la asignación funcional.

En forma análoga a los procesos de selección natural en organismos, Millikan sostiene que los artefactos adquieren funciones propias directas luego de una serie de ciclos repetidos de selección y copia, en virtud de la utilidad de sus capacidades funcionales. "Los artefactos que han estado cumpliendo ciertas funciones conocidas por aquellos que los fabrican y que por este motivo son reproducidos (por ejemplo, los destornilladores domésticos), tienen estas funciones como funciones propias directas" (Millikan 1984, pp 28). Las plantas transgénicas resistentes a herbicidas y a insectos son ejemplos de bioartefactos modernos que han adquirido funciones propias directas a través de varios ciclos de diseño y uso sostenido en las últimas tres décadas (Green, 2016). Pero el caso de Mm1.0 es diferente: su diseño y construcción constituyen una genuina innovación puesto que se trata de la primera construcción de una célula semisintética a partir de la información del genoma de una célula natural. Más allá de la historia de cada uno de sus genes componentes, Mm1.0 es un bioartefacto nuevo en el mundo que materializa la intención de sus autores de construir una célula copiada a partir de otra natural. En consecuencia, en tanto artefacto, la función de Mm1.0 es una función propia derivada de las intenciones humanas. En resumen, las funciones propias de Mm1.0 provienen de dos fuentes diferentes: por un lado, sus diferentes genes y elementos genómicos tienen funciones propias directas y también funciones propias derivadas. Por otro lado, el bioartefacto en sí mismo, considerado como una entidad original, tiene una función propia derivada asignada por la intención de sus diseñadores.

En este punto, resulta interesante detenerse en la crítica de Holm a Millikan en relación a la atribución reservada a los diseñadores para asignar funciones a los artefactos prototípicos u originales. Holm (2013) argumenta que, al depender exclusivamente de las intenciones, la asignación de funciones propias podría resultar arbitraria, con riesgo de que no se verifique una mínima relación lógica entre la estructura material y la capacidad pretendida. En una referencia específica a la asignación de funciones en los objetos de la biología sintética, Holm señala que la posición intencionalista no sería capaz de discriminar entre el diseño original de un bioartefacto -cuya genuina función intendida fuese convertir dióxido de carbono en metano- de un simple pedazo de cartón -pretendido como un novedoso catalizador de la conversión de dióxido de carbono a metano- que simplemente no funciona de acuerdo con lo previsto por sus diseñadores (Holm, 2013).

Sin embargo, ¿hasta qué punto la intención para asignar una función a un artefacto nuevo puede ser totalmente arbitraria o estar regida por un posible capricho? ¿Cuál es la naturaleza de las intenciones involucradas en el acto de diseñar y conferir una función a un artefacto? Si quien asigna las funciones es el diseñador o autor, las nociones de autoría con fuerte sustento en las intenciones pueden ayudar a responder estos interrogantes. Por ejemplo, Hilpinen (1992) y Thomasson (2003), entre otros autores, analizan la clase de intenciones necesarias para que un agente pueda ser considerado autor de un artefacto y pueda asignarle sus correspondientes funciones. No se trata de intenciones en un sentido general, vago o abstracto. La autoría depende de que un tipo particular de intenciones hayan sido formuladas para la producción de un artefacto. El autor, para ser identificado como tal, debe cimentar sus intenciones en un conocimiento previo de la clase de artefacto que pretende diseñar y producir. Y más aún, sus intenciones deben materializarse de manera más o menos eficaz. No se podría hablar de autoría estricta si el resultado final del artefacto producido no reflejara en alguna medida la intención original del presunto autor. En otras palabras, el resultado final debe guardar concordancia lógica con la intención original. Y ésta, debe a su vez ser consistente con algún conocimiento previo, basado en la lógica de los objetos que, aunque no sean iguales, -porque estamos hablando de un artefacto novel-, sí obran como antecedente de la clase de artefacto que se quiere diseñar.

Aunque el concepto hilpineano de autoría se refiere originalmente a las obras de arte, es factible extenderlo a los bioartefactos modernos. En éstos, el diseñador suele ser también el productor o bien está en estrecho contacto con éste. No hay una separación temporal o espacial sustancial entre el diseño del producto y su realización en el laboratorio, de tal forma que el diseñador puede evaluar y dar cuenta del producto obtenido. En biología sintética en particular, diseñar entidades con la complejidad de una célula semisintética o funciones biológicas originales requiere un conocimiento con un muy alto nivel de sofisticación. La estructura y las funciones del producto final deben necesariamente corresponderse con un grado lógico de aproximación a la intención previa. Reconocer en las intenciones del diseñador la determinación de las funciones de un artefacto, asume en forma explícita la existencia de una voluntad de diseño racional y un uso lógico del mejor conocimiento disponible para concretar el objetivo propuesto.

Es evidente que el horizonte de producción tecnológica que se propone la biología sintética va mucho más allá de la réplica de organismos naturales, como en el caso de Mm1.0. Antes que un enfoque basado en la manipulación de los genomas existentes, más propio de la ingeniería genética tradicional, la biología sintética se orienta a construir bioartefactos cuyos componentes, o al menos parte de ellos, estén diseñados integralmente por la acción humana. Se procura entonces la construcción de genomas con funciones enteramente novedosas, no limitadas al registro de la evolución biológica natural (Chiarabelli et al., 2009). Más allá de esta voluntad para el diseño de nuevas funciones, resulta apropiado apuntar que en tecnología las innovaciones tienen un carácter más bien relativo. Existen por supuesto artefactos novedosos, con nuevas funciones o nuevas formas de implementar una función existente, pero es poco probable que una innovación ocurra "desde cero" en términos puros o absolutos. En el dominio de los artefactos las innovaciones toman como referencia modelos previos sobre los cuales se montan los cambios y mejoras. Como afirma Preston, "El diseño y la invención no son actos de creación ex nihilo que resultan en novedades radicales, sino más bien mejoras graduales o extensiones de la cultura material existente que resultan en una novedad relativa (Preston 2013, pp 171). Un ejemplo de este fenómeno en la esfera de los bioartefactos son las plantas transgénicas comerciales de soja y maíz, en las cuales la introducción de un único gen de origen bacteriano confiere resistencia a herbicidas (Green, 2016). Más allá de que esta modificación tiene implicancias cruciales en el metabolismo de la síntesis de aminoácidos aromáticos, el cambio en sí mismo resulta ser puntual en el contexto del genoma del organismo. Y aún los genes modificados o foráneos introducidos en estas plantas conservan casi todas sus regiones o dominios naturales inalterados. En resumen, las nuevas funciones que procuran implementar las técnicas biotecnológicas modernas son generadas sobre un soporte genético previo modelado por la evolución natural, el cual resulta ser cuantitativamente mucho más relevante que las innovaciones introducidas⁷.

En este escenario, un interrogante valioso es el siguiente: ¿es posible el diseño de organismos cuyas funciones propias sean mayoritariamente derivadas de las intenciones humanas? Dicho de otra forma, ¿cuán cercana es la pretensión de la biología sintética de construir organismos “desde cero”, enteramente producidos por el diseño inteligente? De manera lógica, el foco de esta aspiración está puesto sobre organismos sencillos como las bacterias. No obstante, la gran complejidad funcional inherente a cualquier organismo vivo, los genomas bacterianos son mucho más pequeños que los de cualquier organismo pluricelular y cuentan con un número limitado de genes. Esto hace que las bacterias sean los organismos más apropiados para ensayar nuevas funciones o funciones ya existentes implementadas de manera más eficaz. Un ejemplo de esto es la evolución dirigida, una técnica iniciada hace varias décadas que ha cobrado recientemente un nuevo impulso con la biología sintética (Dougherty y Arnold, 2009). La evolución dirigida opera bajo el mismo principio de la evolución natural, pero en el espacio del laboratorio y de una forma mucho más rápida. El paso inicial de la evolución dirigida consiste en la generación de variantes de una función específica mediante mutagénesis inducida en la región génica que se desea modificar. En una segunda etapa se ensayan y seleccionan aquellas variantes que resultan más eficaces en la capacidad analizada. Sobre estas especies seleccionadas se implementan nuevos ciclos sucesivos de generación de variantes, ensayo y selección. Así, de manera iterativa, se busca lograr la mayor aproximación posible al objetivo trazado inicialmente (Wang et al., 2021).

En la evolución dirigida, el material genético de partida para producir nuevas funciones biológicas son las variantes existentes de genes y proteínas que han sido seleccionadas por su eficacia sobre otras variantes. Se trata esencialmente de una estrategia rápida de modificación de funciones montada sobre el trabajo realizado por la evolución natural durante miles de millones de años. La evolución dirigida pretende replicar los mecanismos de la evolución natural en un período de tiempo mucho más corto. De acuerdo al marco teórico de Millikan, la introducción de funciones propias derivadas ocurre sobre un soporte de funciones propias directas. Por lo tanto, en los productos de la evolución dirigida no se verifica la pretensión de la biología sintética de diseñar y construir organismos enteramente de novo. Si bien aquí las nuevas funciones son derivadas de las intenciones humanas, éstas toman como punto de partida las funciones propias directas naturales.

Otra estrategia que propone la biología sintética, alternativa a la evolución dirigida, busca diseñar nuevas funciones biológicas mediante una modalidad más próxima al diseño "desde cero". En lugar de modificar las secuencias que la naturaleza ha seleccionado para una determinada función, el diseño de novo busca generar nuevos genes y proteínas en el espacio no explorado por la evolución biológica. El fundamento central de esta metodología se basa en el hecho de que las proteínas escogidas por la selección natural para llevar a cabo las funciones biológicas existentes constituyen solo una fracción infinitesimal del total de proteínas potencialmente funcionales (Huang et al., 2016). Mediante análisis computacional y aplicando los principios físicos y químicos que regulan el plegamiento espacial de proteínas, el diseño de novo examina combinaciones de aminoácidos originales que no forman parte de ninguna de las familias de proteínas previamente existentes. Los genes codificantes de estas potenciales proteínas tendrían, entonces, secuencias diseñadas por la agencia humana enteramente nuevas y sin historia evolutiva precedente. En consecuencia, las funciones biológicas que el diseño de novo pueda eventualmente generar serán funciones propias derivadas "puras", originadas en el diseño racional antes que en la evolución natural. Por ejemplo, proteínas capaces de degradar materiales sintéticos específicos o con efectos terapéuticos para la protección contra la aparición de nuevas enfermedades (Huang et al., 2016).

Este trabajo analiza el problema de la asignación funcional en los bioartefactos que propone construir la biología sintética. El marco de la discusión es la teoría de las funciones de Ruth Millikan. La biología sintética propone el diseño de organismos con funciones biológicas novedosas y con un grado de sofisticación técnica superior a las producciones biotecnológicas conocidas actualmente. Sus propósitos más ambiciosos se concentran en la construcción de organismos sintéticos "desde cero", es decir, con funciones enteramente derivadas del diseño racional (Powell, 2018). A partir de este escenario este trabajo se formula dos interrogantes fundamentales: a) ¿Qué funciones correspondería asignar a esta clase de bioartefactos pretendidamente diferentes a los producidos hasta el momento por la biotecnología?; b) ¿Es posible la materialización de un bioartefacto cuyas funciones sean enteramente derivadas del diseño racional?

Uno de los logros más resonantes de la biología sintética ha sido la construcción de Mm1.0, organismo semisintético que resultó ser una réplica exacta del organismo natural Mycobacterium mycoides. En el marco teórico millikaniano, el organismo Mm1.0 considerado como una unidad es un bioartefacto novedoso cuya función está determinada por las intenciones humanas. Por otra parte, al tratarse de una copia de un organismo natural, cada una de las partes componentes de Mm1.0 tiene funciones propias derivadas que son coincidentes con sus funciones propias directas, éstas últimas originadas en la trayectoria evolutiva de sus organismos antecesores. En efecto, aun cuando el organismo ha sido construido a partir de las intenciones humanas, sus partes componentes no han surgido sino como una construcción en referencia a algo ya establecido por la evolución biológica natural. Aunque Mm1.0 haya sido producido como una copia artificial del genoma de sus antecesores, la información que da cuenta de su historia natural queda preservada y cumple con los requisitos que demanda Millikan para considerar a un ente como una copia genuina de sus antecesores (Millikan, 1984).

Una variante de Mm1.0 contiene únicamente los genes esenciales para el sostén básico del organismo en condiciones de laboratorio (52% del genoma original de Mm1.0). Al momento de su construcción este genoma era el más pequeño de todos los organismos conocidos (Hutchison III et al., 2016). Este nuevo bioartefacto, denominado Mm3.0, está concebido como una plataforma apropiada para albergar diferentes funciones biotecnológicas. En este trabajo hemos analizado dos estrategias diferentes de las que se vale la biología sintética para el diseño novedoso de tales funciones. El método de evolución dirigida se fundamenta en la generación y selección de versiones más eficaces de funciones biológicas existentes en la naturaleza. Los genes y proteínas con las nuevas capacidades funcionales seleccionadas mediante esta estrategia emergen sobre un sustrato biológico que cuenta con su propia historia evolutiva. Coexisten entonces en estos genes funciones propias directas y funciones propias derivadas. En cambio, la estrategia de diseño de novo trabaja en la construcción de nuevas funciones sobre genes o proteínas cuyas secuencias derivan exclusivamente del diseño racional. En consecuencia, estas partes biológicas carecen de historia evolutiva. En principio, podríamos concluir en respuesta al interrogante central de este trabajo, que las funciones de estos elementos son funciones propias derivadas "puras" ya que no cuentan con una trayectoria evolutiva previa.

Sin embargo, ¿hasta qué punto es posible concebir una función como "enteramente nueva"? ¿Se puede pensar el diseño y la construcción de una función biológica dejando de lado el legado de la evolución natural? El diseño de novo propone que la comprensión del fundamento físico-químico del plegamiento espacial de las proteínas debería posibilitar el diseño de secuencias proteicas con nuevas funciones, no relacionadas con las existentes en la naturaleza. Pero esos fundamentos físico-químicos también conforman el cimiento sobre el que ha avanzado la evolución biológica natural. Es la forma en que el fenómeno de la vida ha sido posible en el planeta y no se conocen aún otros fundamentos biológicos, químicos y físicos diferentes que sean capaces de organizar la materia para la generación de vida. Aun cuando se diseñen nuevas combinaciones de aminoácidos para construir proteínas diferentes a las conocidas, los fundamentos físicos y químicos de esa búsqueda son los mismos que dieron origen a las proteínas naturales existentes. Aunque no haya una función propia identificable o evidente en los productos materiales del diseño de novo, si hay una historia natural en los fundamentos implícitos en la construcción de esos productos. Por ello, reducir la asignación funcional únicamente a la intencionalidad humana y el diseño racional, implicaría una simplificación de la complejidad de los bioartefactos de la biología sintética y de sus vínculos con la evolución natural.

Lewens (2013) propone un continuum histórico con diferentes grados de intervención humana sobre los organismos vivientes. La biología sintética, y el diseño de novo en particular, ocuparían un extremo del continnum, representando el alcance máximo de diseño racional sobre los organismos. En el otro extremo se ubicarían los organismos modificados de manera accidental por la acción humana involuntaria o "ciega" ocurrida en tiempos ancestrales. Los eslabones intermedios de esta secuencia histórica incluirían producciones biotecnológicas de complejidad creciente, paralela al grado de conocimiento científico alcanzado. Algo análogo puede ser propuesto respecto de las funciones propias postuladas por Millikan. En un extremo del continuum se ubicarían las funciones propias directas puras correspondientes a los organismos naturales inalterados. Las intenciones humanas introducirían de manera gradual funciones propias derivadas que coexistirían con las funciones propias directas. El máximo nivel de diseño racional y de funciones propias derivadas se correspondería con el diseño de novo. Aquí la huella de las funciones propias directas sería mínima, aunque, como se ha discutido, no podría ser excluídas totalmente. Las intervenciones y el diseño de organismos en el campo de la biología sintética ocurren en última instancia con arreglo a fenómenos físicos, químicos y biológicos surgidos de la evolución natural.

En conclusión, los bioartefactos construidos por la biología sintética exhiben en forma simultánea funciones propias directas y funciones propias derivadas. Considerados como un todo, los organismos noveles exhiben funciones propias derivadas que se corresponden con la intención de los diseñadores. Sin embargo, cada una de sus partes componentes, es portadora de un trayecto evolutivo que le confiere funciones propias directas. El diseño de novo es una estrategia de la biología sintética potencialmente capaz de diseñar genes y proteínas con funciones propias derivadas, sin rastros evidentes de funciones propias directas en su estructura material. Sin embargo, la historia de la evolución biológica natural no puede ser completamente pasada por alto en el diseño racional. Las nuevas combinaciones de los elementos básicos que conforman las macromoléculas biológicas son regidas por fenómenos biológicos, físicos y químicos que son producto de la historia evolutiva natural. Las intenciones humanas no trabajan desde una racionalidad abstracta. Toman como referencia para el diseño racional los cimientos fundantes de las funciones propias directas surgidas de la evolución biológica natural.