De qué forma podrían los ratones genéticamente modificados salvar a las aves insulares algún día

CRISPR, una nueva tecnología de edición genética, tiene el potencial de ayudar a los científicos a combatir depredadores invasivos. ¿Pero vale la pena el riesgo de jugar con la naturaleza?

El silencioso video en blanco y negro comienza en una madriguera aparentemente tranquila donde un petrel de Schlegel atiende a su cría. Los ratones comienzan a escabullirse dentro y fuera del cuadro. Los manchones oscuros empujan al adulto, lanzándose sobre la cría expuesta y arrancando mordiscos sangrientos. Se la están comiendo viva.

La terrible escena es capturada por las cámaras de nido en Gough (rima con "off"), una isla volcánica escarpada a aproximadamente 1.700 millas al oeste de Sudáfrica. Cuenta con una de las colonias de nidificación de aves marinas más grande del mundo, con millones de aves que representan 22 especies. También es el hogar de cientos de miles de ratones, descendientes de polizones de los barcos cazadores de focas del siglo XIX. Los pequeños depredadores devoran aproximadamente 900.000 crías por año y amenazan con diezmar las poblaciones de petreles de Schlegel y albatros de Tristán de la isla, que se reproducen aquí casi exclusivamente. En un paisaje sin roedores, más de dos tercios de las crías de albatros debería alcanzar la adultez; en Gough, los ratones disminuyen la tasa de supervivencia al 10 por ciento.

Para detener la masacre, la Royal Society para la Protección de las Aves del Reino Unido estará implementando una ambiciosa campaña de $9,5 millones en 2019. Varios helicópteros sobrevolarán el escarpado terreno y soltarán estratégicamente 180 toneladas de alimento recubierto con el anticoagulante Brodifacoum; los ratones que consuman el alimento alterado morirán de hemorragias. Es una solución espantosa para un problema complicado que se extiende mucho más allá de Gough. Se estima que los roedores han viajado con los seres humanos a aproximadamente un 80 por ciento de las islas del mundo, donde las aves marinas estaban a salvo de los depredadores hace tiempo. El veneno es el método de vanguardia para extinguir estas plagas voraces. Sin embargo, presenta serios inconvenientes. Es costoso. Es imperfecto, ya que fracasa en un cuarto de los intentos de erradicación de ratones. La supervivencia de una sola hembra de ratón preñada puede repoblar una isla. Es indiscriminado, por lo que es imposible evitar las víctimas accidentales. Por eso es que los zoólogos capturarán a las endémicas gallinulas de Gough; que podrían alimentarse de los ratones envenenados, antes de iniciar la campaña. Pero también es la única opción.

Frustrados con el enfoque macabro y limitado, los científicos han comenzado a explorar una nueva herramienta innovadora que algún día podría reemplazarlo. La tecnología, llamada deriva genética, ofrece la capacidad sin precedentes de garantizar que los organismos pasen rasgos específicos a su descendencia, como el color de ojos o, en el caso de los ratones invasivos, el sexo. Island Conservation, una organización sin fines de lucro que ha realizado decenas de campañas de veneno en todo el mundo, es parte de un consorcio internacional que intenta aprovechar la tecnología para diseñar ratones que produzcan crías de un solo sexo. Si funciona, los conservacionistas podrían omitir el veneno y, en su lugar, hacer desaparecer a los ratones invasivos.

Island Conservation y grupos afines consideran que la tecnología podría transformar la conservación de las aves marinas. Otros investigadores consideran si podría combatir las plagas agrícolas, o si los mosquitos estériles por deriva genética podrían salvar a las aves autóctonas de Hawái de la malaria aviar o proteger a las personas de flagelos como el virus del Zika. Sin embargo, manipular organismos también podría salir terriblemente mal, advierten los críticos, alterando ecosistemas de manera permanente en formas no deseadas. Aún no se ha liberado ningún organismo con deriva genética en la naturaleza. Pero el uso potencial de la tecnología está generando un intenso debate acerca de si se debe utilizar una herramienta tan poderosa.

Cuando Charles Darwin visitó las Islas Galápagos en 1835, observó pinzones con una gran variedad de formas de pico. Cada forma única, planteó más tarde, estaba adaptada para un nicho particular en la búsqueda de semillas, insectos y néctar en los distintos paisajes. La observación ayudó a afianzar su teoría de la selección natural: los organismos que sortean bien su entorno probablemente sobrevivirán y se reproducirán, y pasarán sus rasgos a la próxima generación. Estos rasgos están conectados con los genes, y la descendencia tendrá un 50 por ciento de probabilidades de heredar un gen determinado de cualquiera de sus padres.

Pero no siempre funciona así. Las derivas genéticas, a veces llamadas "elementos genéticos egoístas" se apoderan de la herencia. Incrementan la herencia de un gen específico; a veces hasta casi un 100 por ciento; incluso si no proporcionan ninguna ventaja evolutiva. (No está del todo claro por qué sucede esto).

Los científicos contemplan aprovechar esta capacidad desde 1940, cuando un investigador ruso sugirió un enfoque para eliminar insectos problemáticos. Desde entonces, los científicos han considerado maneras de manipular una deriva genética natural para que lleve a cabo lo que ellos desean. En 2003, el biólogo evolucionista Austin Burt propuso utilizar la ingeniería genética para diseñar una deriva genética artificial, que pudiera determinar una ubicación específica en el ADN de un organismo e insertar un gen deseado.

La biotecnología se puso al día en 2012, cuando un equipo internacional de científicos dio a conocer una forma nueva y revolucionaria de alterar genes. La tecnología, llamada CRISPR, es un conjunto de herramientas de edición biológica: puede encontrar un tramo específico de ADN, cortarlo como con tijeras y agregar, borrar o reemplazar información genética. CRISPR posibilita la utilización de derivas genéticas naturales, un proceso similar al de la construcción de un automóvil a partir de piezas de repuesto. Los científicos también pueden utilizarla para crear derivas genéticas artificiales, como construir un automóvil con piezas hechas a medida.

En 2015, los genetistas utilizaron la deriva genética de CRISPR para cambiar el color de marrón a amarillo de moscas de la fruta criadas en laboratorio en una generación. No mucho tiempo después siguieron la levadura y los mosquitos por deriva genética, que generaron preocupación en el público debido a los potenciales efectos ecológicos que los organismos modificados podrían tener en la naturaleza.

Con toda la emoción, y a pesar de las inquietudes, era solo cuestión de tiempo antes de que alguien se volviera hacia criaturas más complejas. El ratón era una elección obvia. Está entre los animales de laboratorio más comunes y los científicos realizaron un mapa de casi todos sus genes en 2002. Island Conservation y sus socios están explorando la utilización de CRISPR para derivas genéticas tanto naturales como artificiales. Cada método tiene un lado positivo. Las derivas genéticas naturales pueden ser más aceptables para el público y se puede obtener autorización federal más rápidamente, debido a que ya existe en los ratones. Las derivas genéticas artificiales son más flexibles porque se pueden diseñar de cero. Ambas están en la etapa de validación del concepto y por ahora no hay un ganador claro.

Que la deriva genética funcione es solo un obstáculo. La atracción es otro. Los ratones diseñados tendrán que aparearse con los silvestres para poder pasar la deriva. Si los ratones silvestres rechazan a los de laboratorio, la tecnología no salvará a las aves marinas. Los científicos necesitan un envase sexi para enviar el gen a la naturaleza.

De hecho, existe un científico dedicado a hacer que los ratones sean irresistibles. John Godwin, un neurobiólogo de North Carolina State University, pasó la mayor parte de su carrera estudiando el comportamiento sexual de los peces y las lagartijas. En 2011, leyó sobre los Farallones, unas islas rocosas en la costa de San Francisco donde pueden encontrarse hasta 500 ratones invasivos por acre durante el verano. También sostienen a una de las colonias de reproducción de paiños cenicientos más grandes del mundo. Los abundantes roedores atraen a mochuelos de madriguera, que históricamente utilizan las islas como parada durante la migración de otoño pero ahora pasan el invierno allí. Cuando la cantidad de ratones disminuye durante la falta de alimento y las inclemencias climáticas del invierno, los mochuelos se alimentan de los hidrobátidos.

CRISPR no iba a revelarse durante otro año más, sin embargo los colegas de Godwin ya estaban trabajando en una deriva genética natural en mosquitos para detener el dengue. Se preguntó si un enfoque similar podría combatir a los invasivos ratones. Dada su experiencia, Godwin estaba especialmente interesado en si un ratón diseñado tendría posibilidades de cortejar a las hembras salvajes. Convenció al entomólogo Fred Gould, codirector del Centro de Ingeniería Genética y Sociedad de la Universidad Estatal de Carolina del Norte (NC State), y a David Threadgill, un genetista de ratones con enfoque en la biomedicina, de que tomaran a los ratones de los Farallones como caso de prueba. Organizaron una conferencia telefónica con el Servicio de Pesca y Vida Silvestre de los Estados Unidos (FWS, por sus siglas en inglés), que administra las islas.

La agencia también invitó a Karl Campbell, el director de proyectos de Island Conservation, a participar de la llamada. Campbell estaba buscando nuevas tecnologías de conservación; había escuchado sobre las derivas genéticas pero no conocía a nadie en ese campo. El FWS autorizó a Godwin a recolectar los ratones de los Farallones pero finalmente no consideró la deriva genética como una solución para el problema de los ratones. Optó por utilizar el veneno, que ya estaba disponible, pero la implementación está pendiente debido a las críticas del público. Campbell, sin embargo, deseaba participar. Los científicos se sorprendieron; ya sea justo o no, la genética no siempre es popular en los círculos conservacionistas. Pero no participar de estudios de deriva genética no garantizaría la popularidad de Campbell; Island Conservation con frecuencia se enfrenta a protestas y demandas de activistas de animales y ambientalistas que se oponen a sus campañas de veneno. "Está loco", recuerda haber pensado Gould, reconociendo las consecuencias que Campbell podría sufrir. "Y para llevar esto a cabo se necesita un loco".

Island Conservation y NC State iniciaron una sociedad: Biocontrol Genético de Roedores Invasivos, o GBIRd, por su nombre en inglés. A fines de 2013, Godwin envió a la estudiante de posgrado Megan Serr a recolectar ratones. Tomó un paseo en velero hacia Farallón Sureste. La isla rocosa no tiene muelle, por lo que, en las aguas agitadas y llenas de tiburones, se traspasó a un bote neumático que fue llevado a la costa por una grúa. De vuelta en casa, mientras los 17 ratones estaban en cuarentena para desparasitarlos, Serr, su esposo y Godwin construyeron un recinto de 500 pies cuadrados para ellos dentro de un invernadero de la universidad. Tomó casi un año completar el Granero de Ratones, como lo llamaron, e incontables viajes de los constructores aficionados a Home Depot, litros de sudor y "un poco de sangre", dice Godwin.

Hoy en día, aproximadamente 100 ratones de los Farallones habitan en el Granero de Ratones, cuyas paredes, techo y puerta ayudan a evitar que escapen. Para entrar uno pasa por puertas dobles, firma un registro y se coloca botas protectoras sobre los zapatos para cumplir con las reglamentaciones de la universidad. Inmediatamente adentro se encuentran filas de jaulas del tamaño de cajas de zapatos con ratones salvajes. Revolotean en su lecho, espiando a los visitantes con ojos brillantes, y se cuelgan de las tapas de alambre cual niños en barras trepadoras.

Cuando se introduce un ratón de laboratorio en la misma jaula que un ratón salvaje, se aparean. Sin embargo, Godwin desea observar qué sucede cuando los ratones salvajes tienen opciones. En el otro extremo del Granero de Ratones hay cinco corrales amurallados, cada uno del tamaño de una mesa de billar y lleno de virutas de madera, arena, tubos de cartón y cajas nido de plástico. Parecen jaulas de hámsteres gigantes, pero la idea es ofrecer una aproximación a la naturaleza con lugares para esconderse y jugar.

Se colocan dos machos, uno salvaje y otro de laboratorio pero sin deriva genética, en un corral con cuatro hembras salvajes. Mientras que los exámenes de sangre revelarán la paternidad, el equipo de Godwin no solo está interesado en saber quiénes son los padres. Cada ratón tiene marcas auriculares únicas, y etiquetas identificaciones de radiofrecuencia observarán quién visita a quién y durante cuánto tiempo. Espiarlos debería ayudar a revelar qué es exactamente lo que el ratón encuentra atractivo, como por ejemplo, el tamaño o la agresividad y finalmente ayudaría a los científicos a diseñar el ratón de laboratorio más sexi.

Mientras que Godwin se ocupa de la atracción entre ratones, otros miembros de GBIRd investigan la deriva genética. Threadgill, que ahora está en Texas A&M, diseñó un gen natural por medio de CRISPR para adherir dos partes de ADN de ratón existente. La primera es el complejo T, un grupo de genes que perjudica a los espermatozoides que no tienen esos mismos genes, asegurándose de esa forma, de que se transmitan a la descendencia. La segunda es el gen Sry, cuya presencia garantiza que el ratón será macho. Si la combinación funciona, con el tiempo, todos los ratones en una isla serán machos, lo que ocasionará que la población se extinga. Paul Thomas, un genetista de ratones de la University of Adelaide en Australia, está tomando un rumbo diferente. Está trabajando en dos tipos de deriva genética artificiales basadas en CRISPR: una obliga a que toda la descendencia sean hembras y otro hace que los embriones sean inviables, para que las hembras no produzcan crías. Ambos equipos trabajan en laboratorios biológicamente seguros y utilizan capas adicionales de protección para reducir las posibilidades de que los genes se propaguen incluso si los ratones se escapan: los ratones salvajes de los 48 estados continentales tienen una resistencia aparente a la deriva genética natural de Threadgill, mientras que la deriva genética de Thomas solo funciona en un fragmento de ADN que es específico de los ratones de laboratorio.

Aunque los ratones diseñados como los de Texas o Australia están listos, se realizarán pruebas con ratones salvajes en un lugar más seguro. Otro socio de GBIRd, el Servicio de Inspección de Sanidad Agropecuaria del Departamento de Agricultura de los Estados Unidos, tiene un laboratorio de bioseguridad en Fort Collins, Colorado, con recintos seguros que son imitaciones mucho más semejantes a la naturaleza que las de las jaulas gigantes del Granero de Ratones.

Si el ratón de deriva genética realmente atrae posibles parejas, y si supera una letanía de pruebas de seguridad y consideraciones éticas, GBIRd avanzará hacia la próxima etapa. Recolectarán ratones de una isla que aún no se ha determinado, los traerán a una instalación biológicamente segura y comenzarán nuevamente las pruebas de atracción. Suponiendo que tengan éxito, se incorporarán ratones con deriva genética. La cantidad exacta aún no está clara: existe un delicado equilibrio entre incorporar suficientes para que la deriva funcione, pero no demasiados como para que los ratones ocasionen estragos en el medioambiente y se extingan debido a la falta de alimento antes de que se instalen y se reproduzcan.

Island Conservation inicialmente estimó que incorporaría las derivas genéticas para 2020. Les pareció que sería tiempo suficiente para diseñar el ratón, obtener permiso para liberarlo en la naturaleza de manera legal y segura, y abordar las inquietudes de los críticos. Esperaban que el cronograma generara entusiasmo. Generó lo contrario.

En un cálido día de diciembre en Cancún, México, miembros del personal de Island Conservation se reunieron con los críticos más vehementes de la biotecnología en el movimiento conservacionista. Asistían a la Conferencia de Biodiversidad de la ONU de 2016 y propusieron un lugar neutral, el vestíbulo del centro de convenciones, para defender la investigación sobre deriva genética. El público de Island Conservation incluyó representantes de Friends of the Earth (FOE), un grupo de defensa del medioambiente y ETC Group, un controlador de biotecnología canadiense. Ambos grupos se refieren a la deriva genética como "tecnología de extinción genética" e intentan obstaculizar los esfuerzos de GBIRd de forma activa. Desde los inicios de GBIRd, Campbell esperaba obstáculos en cuanto a reglamentaciones y preocupaciones del público con respecto a la introducción de ratones diseñados. No existe marco legal para la tecnología y ningún organismo diseñado anteriormente, como los cultivos genéticamente modificados, puede potencialmente propagarse tan rápida e intencionalmente en un ecosistema. Desde el principio, GBIRd ha buscado ayuda para navegar esas aguas inciertas. Los socios del Departamento de Agricultura de los Estados Unidos trabajan con entidades reguladoras federales para comprender qué leyes podrían aplicarse en los Estados Unidos. Landcare Research, un instituto científico federal de Nueva Zelanda, explora reglamentaciones en el exterior, y Commonwealth Scientific and Industrial Research Organisation (CSIRO), el instituto federal de investigación científica de Australia, estudia los riesgos potenciales. Landcare, CSIRO y NC State asumen el compromiso de participar con las comunidades de las islas o cercanas a ellas en las que se podría liberar a los ratones. NC State también cuenta con un equipo interdisciplinario de estudiantes de posgrado y posdoctorales, que estudian biología, matemáticas, ciencias sociales y comunicación, que se encuentra analizando las consecuencias prácticas y éticas. "No se trata solo de los ratones", dice Elizabeth Pitts, estudiante de posdoctorado en retórica del Centro de Ingeniería Genética y Sociedad de NC State: ¿Entrometerse en lugares que ya hemos alterado ayudará o dañará? ¿Cómo se obtiene el consentimiento de las personas que podrían resultar afectadas a partir de la tecnología? Y si pulsamos el botón de reinicio en una isla, ¿el ideal al que deseamos regresar es a diez años atrás? ¿Cien? ¿Mil? O como dice Pitts: "¿Cómo desea su naturaleza?"

En Cancún, el equipo de Island Conservation y sus detractores coincidieron en algunos puntos. La conservación de las aves marinas y, en términos más generales, la conservación de las islas es importante. La deriva genética es una herramienta poderosa que requiere mucho cuidado. Pero el diálogo cordial no resolvió un conflicto clave: si es apropiado incluso estudiar las derivas genéticas.

La división se extiende más allá de estos grupos. Un informe de las Academias Nacionales de Ciencias, Ingeniería y Medicina de junio de 2016 concluyó que las derivas genéticas son prometedoras pero demasiado recientes como para ser implementadas aún (o alguna vez) y necesitan más investigación de laboratorio y participación del público (tal como la que GBIRd realiza). En septiembre, la Unión Internacional para la Conservación de la Naturaleza (UICN) votó por el desarrollo de políticas sobre derivas genéticas y tecnologías relacionadas, y por abstenerse de apoyar investigaciones de laboratorio y pruebas de campo hasta que finalice su evaluación en 2020. También en septiembre, 30 activistas, incluidos los ambientalistas de peso pesado Jane Goodall y David Suzuki, apoyaron un pedido "de detención de todas las propuestas para la utilización de tecnologías de derivas genéticas, especialmente en la conservación". Y en la conferencia de las Naciones Unidas en Cancún, FOE y otros opositores intentaron, sin éxito, convencer a los gobiernos del mundo de prohibir temporalmente la investigación sobre este tema.

Debido a que los animales con derivas genéticas podrían propagarse a través de fronteras, Dana Perls, militante veterana de FOE que se reunió con Island Conservation, desea que las investigaciones se detengan hasta que se implementen reglamentaciones internacionales. "[La tecnología] tiene el potencial de ocasionar daños increíblemente significativos a los ecosistemas y a las especies", sostiene. "Necesitamos frenar un poco y observar los posibles riesgos".

Los socios de GBIRd están de acuerdo en que se necesita un enfoque prudente, pero también consideran que una moratoria podría retrasar seriamente la ciencia. Los miembros han pagado sus propias cuentas hasta ahora, pero el grupo necesitará recaudar hasta $12 millones por año para realizar ensayos avanzados e impulsar el proyecto más allá de la etapa de validación del concepto. Una prohibición podría ahuyentar a los financistas y retrasar la investigación.

Otros científicos que investigan la tecnología se preocupan por las incógnitas. "Me preocupa profundamente qué tan bien podemos predecir de qué forma evolucionan [las derivas genéticas] fuera de nuestro control", dice Kevin Esvelt, ingeniero evolutivo de Massachusetts Institute of Technology, que está considerando si los ratones con derivas genéticas podrían reducir la enfermedad de Lyme en Nantucket. Aunque es menos probable que los ratones introducidos en una isla se propaguen a nivel mundial que, por ejemplo, insectos con alas, a Esvelt le preocupa que las personas puedan robarlos y liberarlos en zonas no evaluadas, como en el continente, en un intento de eliminar los roedores que disminuyen el rendimiento de los cultivos. "Lo que me preocupa es ¿qué efecto tendría esto sobre la confianza del público en los científicos y en esta tecnología?", dice. "¿Realmente estamos dispuestos a arriesgar un accidente que pueda dañar las posibilidades de utilizar la tecnología de deriva genética contra la malaria?"

La National Audubon Society no tiene una postura oficial sobre la tecnología. "Yo, personalmente, no deseo detener las investigaciones, porque uno realmente no sabe qué resultados tendrán", dice Steve Kress, vicepresidente para la conservación de las aves. "Pero también considero que hay lugar para las inquietudes, que ayudarán a guiar la investigación".

Esperar reglas internacionales coherentes podría significar esperar para siempre. Las reglamentaciones sobre las tecnologías de ingeniería genética existentes son confusas, con normas que cambian de país a país, y las derivas genéticas no facilitarán los temas reglamentarios. En los Estados Unidos, por ejemplo, las leyes relevantes tienen más de tres décadas y, por lo tanto, no son apropiadas para la nueva biotecnología. Para abordar esta carencia, durante los últimos días de la administración de Obama, la Administración de Alimentos y Medicamentos de los Estados Unidos, que regula la biotecnología junto con el Departamento de Agricultura y la Agencia de Protección Ambiental, propuso cambios que podrían abarcar el desarrollo y la introducción de animales CRISPR. Hasta ahora, el gobierno de Trump no ha dado indicaciones sobre qué acciones tomará, si es que las toma.

Nadie liberará ratones mutantes en una isla remota por ahora, si es que alguna vez sucede. A fines del año pasado Island Conservation eliminó su cronograma para 2020; y cualquier otro cronograma. "No tenemos planes de implementación", dice Heath Packard, director de comunicaciones del grupo. Aun así, se encuentran avanzando con un conjunto de criterios para definir la ubicación ideal para pruebas de campo. Es probable que sea pequeña y simple; y no una isla montañosa como Gough, con sus costas acantiladas y paisaje complejo.

GBIRd también está en proceso de formación de un panel de ética independiente para que proporcione comentarios en cada momento importante, incluidos el apareamiento de un ratón de deriva genética con uno salvaje y la selección de la isla del estudio piloto. "Es necesario que el grupo esté dispuesto a pausar, detener o cambiar el curso si la ética o la percepción del público lo demandan", opina Jennifer Kuzma, codirectora del Centro de Ingeniería Genética y Sociedad que aconsejó a GBIRd convocar el panel. "No deseamos que la participación del público y la ética sean solo una fachada".

Y ciertamente no desean repetir el efecto Monsanto. En la década de los noventa, cuando el gigante biotecnológico y sus competidores vendieron los primeros cultivos genéticamente modificados, no buscaron mucho la opinión del público. En cambio, identificaron un problema agrícola, crearon una solución y la implementaron. La respuesta fue feroz y sostenida: veintiún años después, los activistas y muchos consumidores aún son precavidos con respecto a los productos y, en respuesta, ha surgido una industria de alimentos no modificados genéticamente. Los investigadores de las derivas genéticas cuentan con una biotecnología incluso más poderosa y han aprendido de los errores de los grandes empresarios agrícolas. Debido a que la tecnología es prometedora y al hecho de que ya se está utilizando en laboratorios de todo el mundo es muy probable que la investigación continúe, con muchas paradas en el camino.

Para muchas aves marinas, es posible que este progreso sea demasiado lento. Los animales y las plantas invasivos amenazan aproximadamente 387 especies de aves, según BirdLife International. El ratón doméstico se sigue propagando, y muchas aves están al borde de la supervivencia: si el veneno no funciona en Gough, por ejemplo, el albatros de Tristán podría extinguirse para el año 2040. Por lo tanto, los conservacionistas siguen luchando con las herramientas que tienen, aunque deseen algo mejor.