La edición genética puede cambiar especies enteras y para siempre

La deriva genética CRISPR permite a los científicos cambiar secuencias de ADN y garantiza que los rasgos genéticos editados resultantes sean heredados por generaciones futuras, abriendo la posibilidad de alterar especies enteras para siempre. Más que nada, la tecnología ha llevado a preguntar: ¿cómo es que este poder afecta a la humanidad? ¿Para qué vamos a usarla? ¿somos dioses? Acompañe a la periodista Jennifer Kahn a reflexionar sobre estas preguntas y compartir una aplicación potencialmente poderosa de la deriva genética, como el desarrollo de mosquitos resistentes a la enfermedad que podrían acabar con la malaria y el zika.

Esta es una charla
sobre la deriva genética,

pero comenzaré por contarles
una historia breve.

Hace 20 años, un biólogo
llamado Anthony James

se obsesionó con la idea
de crear mosquitos

que no transmitieran la malaria.

Era una gran idea,
y básicamente un fracaso total.

Por un lado, resultó ser muy difícil

crear mosquitos resistentes a la malaria.

James lo consiguió, finalmente,
justo hace algunos años,

agregando algunos genes que evitan

que el parásito de la malaria
sobreviva dentro del mosquito.

Pero eso solo generó otro problema.

Cuando tienes un mosquito
resistente a la malaria,

¿cómo haces para que ese reemplace a
todos los mosquitos portadores de malaria?

Hay un par de opciones,

pero plan A era básicamente el criar

un grupo de mosquitos nuevos
creados genéticamente

soltarlos a la naturaleza

y tener la esperanza
de que transmitieran sus genes.

El problema era que tendríamos que soltar

literalmente 10 veces más que el número
de mosquitos nativos para que funcione.

En una villa con 10 000 mosquitos,

liberas 100 000 extra.

Como pueden adivinar,

esta no era una estrategia
muy popular entre los habitantes.

(Risas)

En enero pasado, Anthony
James recibió un correo

de un biólogo llamado Ethan Bier.

Bier decía que él y su estudiante
Valentino Gantz

se habían topado con una técnica
que podía, no sólo garantizar

que un rasgo genético particular
sería heredado,

sino que se esparciría
increíblemente rápido.

Si tenían razón, básicamente
resolvería el problema

en el que James había
trabajado por 20 años.

Como una prueba, crearon dos mosquitos
para llevar el gen antimalaria

y también esta nueva técnica, una deriva
genética, que explicaré en un minuto.

Después, lo establecieron
para que cualquier mosquito

que hubiera heredado el gen antimalaria

no tuviera los ojos blancos normales,
sino ojos rojos.

Eso era más que nada por conveniencia

para que pudieran decir
con un solo vistazo cuál era cuál.

Pusieron sus dos mosquitos
de ojos rojos, antimalaria,

en una caja con 30 mosquitos
ordinarios de ojos blancos,

y dejaron que se cruzaran.

En dos generaciones, aquellos
habían tenido 3800 nietos.

Eso no es lo sorprendente.

Esto es lo sorprendente:

dado que se comenzó con solo
dos mosquitos de ojos rojos

y 30 de ojos blancos,

esperaríamos la mayoría
de descendientes de ojos blancos.

En su lugar, cuando James abrió la caja,

todos los 3800 mosquitos
tenían ojos rojos.

Cuando le pregunté a Ethan Bier acerca
de esto, se emocionó tanto

que literalmente
gritaba en el teléfono.

Porque tener solo mosquitos de ojos rojos

rompe la regla que es la piedra
angular absoluta de la biología,

la genética Mendeliana.

Explicaré brevemente,

esta nos dice que cuando un macho
y una hembra se cruzan,

su bebé hereda la mitad
del ADN de cada uno.

Si nuestro mosquito original era aa
y nuestro mosquito nuevo es aB,

donde B es el gen antimalaria,

los bebés deberían salir
en cuatro combinaciones:

aa, aB, aa, Ba.

En lugar, con la nueva deriva genética,

todos salieron aB.

Biológicamente, no debería ser posible.

Entonces, ¿qué pasó?

Lo primero que pasó

fue la llegada de la técnica de edición
de genes conocida como CRISPR en 2012.

Quizá habrán escuchado
ya hablar de CRISPR,

les diré brevemente que es un sistema
que permite a los investigadores

editar genes de manera precisa,
fácil y rápidamente.

Esto lo hace aprovechando un mecanismo
que ya existe en la bacteria.

Básicamente, hay una proteína que actúa
como una tijera, cortando el ADN,

y hay una molécula ARN que dirige
la tijera a cualquier punto del genoma.

El resultado es básicamente un procesador
de palabras para genes.

Puedes sacar un gen completo, meter uno,

o hasta editar una sola letra
dentro de un gen.

Se puede hacer en casi todas las especies.

¿Recuerdan que dije que la deriva
genética tenía originalmente 2 problemas?

El primero era que era difícil
modificar un mosquito

que fuera resistente a la malaria.

Eso ya se resolvió gracias a CRISPR.

Pero el otro problema era logístico.

¿Cómo hacer para que el rasgo se propague?

Aquí es donde se vuelve ingenioso.

Hace un par de años, un biólogo
de Harvard llamado Kevin Esvelt

se preguntaba qué pasaría
si CRISPR insertara

no solo tu nuevo gen,

pero también la maquinaria
que hace el corte y el pegado.

En otras palabras, ¿y si el mismo
CRISPR se copiara y pegara a sí mismo?

Se logra una máquina de movimiento
perpetuo para editar genes.

Y eso fue exactamente lo que pasó.

La deriva genética CRISPR que Esvelt creó

no solo garantiza que un rasgo
sea transferido,

sino que si se usa en las células
de línea germinal,

automáticamente copiará
y pegará su nuevo gen

dentro de ambos cromosomas
de cada individuo.

Es como una búsqueda y reemplazo global,

o en términos científicos, convierte
un rasgo heterocigota en homocigota.

¿Qué significa esto?

Por una parte, significa que tenemos
una herramienta nueva,

muy poderosa y algo alarmante.

Hasta ahora, el hecho que la deriva
genética no funcionó muy bien

fue en realidad un alivio.

Normalmente cuando intervenimos
con los genes de un organismo,

lo hacemos menos preparado
para evolucionar.

Los biólogos pueden hacer las moscas de
fruta mutantes que deseen sin problema.

Si algunas escapan, la selección
natural se encarga de ellas.

Lo que es notable y poderoso
y aterrador acerca de la deriva genética

es que eso ya no será verdad.

Si asumimos que el rasgo no tiene
una gran desventaja evolutiva,

como un mosquito que no puede volar,

la deriva genética basada en el CRISPR
difundirá el cambio incansablemente

hasta que está en cada
individuo de la población.

No es fácil hacer una deriva
genética que funcione bien,

pero James y Esvelt creen que sí podemos.

La buena noticia es que esto abre
la puerta a cosas extraordinarias.

Si pones una deriva genética anti-malaria
en solo el 1% de mosquitos Anopheles,

la especie que transmite la malaria,

los científicos estiman que se extendería
a toda la población en un año.

En un año, se podría virtualmente
eliminar la malaria.

En práctica, estamos todavía
a algunos años de poder hacerlo,

pero aún así, 1000 niños
mueren por malaria al día.

En un año, ese número
podría ser casi cero.

Lo mismo se puede decir del dengue,
el chikungunya, la fiebre amarilla.

Y se pone mejor.

Digamos que queremos deshacernos
de una especie invasora,

como sacar la carpa asiática
de los Grandes Lagos.

Sólo hay que liberar una deriva genética

que hace que el pez produzca
solo crías macho.

En pocas generaciones, no va a haber
más hembras, no más carpa.

Esto significa que podríamos recuperar
cientos de especies nativas

que han sido llevadas al límite.

Esa es la buena noticia,

esta es la mala noticia.

La deriva genética es tan efectiva

que hasta una liberación accidental
podría cambiar una especie completa,

y a veces muy rápidamente.

Anthony James tomó buenas precauciones.

Crió sus mosquitos en un
laboratorio biocontenedor

y utilizó una especie no nativa de EE.UU.

para que aún si se escapaban,

simplemente morirían,
no habría otras para cruzarse.

Pero también es cierto

que si una docena de carpas asiáticas
con la deriva genética macho

se regresara accidentalmente
de los Grandes Lagos a Asia,

podrían eliminar potencialmente
la población de carpa asiática nativa.

Y eso es probable, dado lo conectado
que está nuestro mundo.

De hecho, es por lo que tenemos
un problema de especies invasoras.

Y eso es pescado.

A los mosquitos y moscas de fruta,

no existe, literalmente,
forma de contenerlos.

Cruzan fronteras y océanos todo el tiempo.

Ok, la otra mala noticia

es que la deriva genética
podría no estar limitada

a lo que llamamos especie meta

Esto es debido a la fluidez del gen,

que es una manera de decir
que las especies vecinas

a veces se cruzan entre sí.

Si eso pasa, es posible que una
deriva genética pueda cruzar,

como la carpa asiática
podría infectar otro tipo de carpa.

Eso no es tan malo si la sólo promueve
un rasgo, como el color de ojos.

De hecho, existe la posibilidad que veamos

una ola de moscas de la fruta
muy raras en un futuro cercano.

Pero podría ser un desastre

si la deriva está hecha para eliminar
la especie completamente.

La última preocupación es que
la tecnología para hacer esto,

el crear genéticamente un organismo
e incluir una deriva genética,

es algo que básicamente cualquier
laboratorio en el mundo puede hacer.

Un estudiante lo puede hacer.

Un estudiante de secundaria con talento
y algo de equipo puede hacerlo.

Ahora, creo que esto suena terrorífico.

(Risas)

Lo que es interesante, es que casi
cada científico con que hablo

pareciera pensar que las derivas genética
no son tan espeluznantes o peligrosas.

En parte porque creen
que los científicos van a ser

muy cautelosos y responsables al usarlas.

(Risas)

Hasta ahora, esto ha sido cierto.

Pero las derivas genéticas también
tienen algunas limitaciones.

Por una parte, trabajan solo en especies
que se reproducen sexualmente.

Gracias a Dios, no puede usarse
para crear virus o bacteria.

También, la tendencia se esparce solo
con cada generación sucesiva.

Cambiar o eliminar una población

es práctico solo si esa especia
tiene un ciclo reproductivo rápido,

como los insectos o quizá vertebrados
pequeños como ratones o peces.

En los elefantes o en la gente,
tomaría siglos

para difundir extensamente una rasgo
lo suficiente para que importe.

También, aún con CRISPR, no es tan fácil
crear un rasgo verdaderamente devastador.

Digamos que queremos
hacer una mosca de fruta

que come de fruta ordinaria
y no fruta podrida,

con el objetivo de sabotear
la agricultura americana.

Primero, tendríamos que descubrir

qué genes controlan lo que
las moscas quieren comer,

lo cual ya es un proyecto
muy largo y complicado.

Después, tendríamos que alterar los genes
para cambiar la conducta de la mosca

como la queremos,

lo cual es un proyecto
aún más largo y complicado.

Y quizá no funcione, porque los genes que
controlan la conducta son complicados.

Si eres un terrorista y tienes que elegir
entre un programa riguroso

de investigación básico que requiere
años de trabajo meticuloso

y quizá no va a resultar,

o simplemente hacer estallar algo.
Probablemente, elegirían lo último.

Esto es particularmente cierto
porque, al menos en teoría,

debe de ser fácil construir lo que
llamamos deriva de cambio.

Esta, básicamente sobreescribe el cambio
hecho por la primera deriva genética.

Si no te gustan los efectos de un cambio,

se puede liberar una segunda
deriva que la cancela,

al menos en teoría.

¿A qué nos lleva esto?

Tenemos ahora la facultad de cambiar
especies completas a voluntad.

¿Deberíamos hacerlo?

¿Somos dioses?

No lo diría a ciencia cierta.

Pero si diría esto:

Para empezar, personas muy inteligentes

están ahora debatiendo cómo
regular las derivas genéticas.

Al mismo tiempo, otras personas
muy inteligentes

están trabajando fuerte
para crear salvaguardas,

como derivas genéticas que se autoregulan
o se apagan después de generaciones.

Es genial.

Pero esta tecnología todavía
requiere una conversación.

Y dada la naturaleza de la deriva
genética, la conversación debe ser global.

¿Qué pasa si Kenia quiere usar
una deriva pero Tanzania no?

¿Quién decide si liberar una deriva
genética que puede volar?

No tengo la respuesta a esa pregunta.

Lo que podemos hacer más adelante, creo,

es hablar honestamente acerca
de los riesgos y beneficios

y tomar responsabilidad
por nuestras decisiones.

Lo que quiero decir, no solo la decisión
de usar una deriva genética,

pero también la decisión de no usarla.

Los humanos tienen la tendencia
a asumir que la opción más segura

es preservar el estatus quo.

Pero no siempre es el caso.

La deriva genética tiene riesgos,
y deben de discutirse,

pero la malaria existe ahora
y mata 1000 personas al día.

Para combatirla, rociamos insecticidas
que causan daños graves a otras especies,

incluyendo anfibios y aves.

Cuando escuchen sobre la deriva
genética en los próximos meses,

y créanme, van a escucharlo,

recuerden esto.

El actuar, puede ser aterrador,

pero a veces, no actuar es peor.

(Aplausos)