La invención de la extinción

La malaria mata a medio millón de personas cada año, en su mayoría niños en África tropical. El precio de la erradicación de la enfermedad se estima en más de $100 mil millones durante 15 años. Para hacerlo, necesitaría mosquiteros para todos, decenas de miles de cajas de medicamentos contra la malaria y millones de galones de insecticidas. Pero se necesitaría más que cosas. Necesitaría cosas que los países más pobres del mundo no tienen, como gobiernos fuertes, poder adquisitivo y sistemas de salud pública que funcionen. Así que la malaria sigue matando.

Pero, ¿y si, en cambio, solo necesitaras un balde lleno de mosquitos?

Esta historia fue parte de nuestra edición de mayo de 2016

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Vi tal invento en el Imperial College de Londres. Un estudiante me condujo a través de una puerta de acero, bajo una poderosa ráfaga de aire, a un cuarto húmedo calentado a 83 °F. Detrás de un vidrio, los mosquitos se aferraban a los costados de pequeñas jaulas cubiertas con una red blanca. Un cartel de advertencia decía: ESTE CUBÍCULO ALOJA MOSQUITOS TRANSGÉNICOS GENE DRIVE. Continuó advirtiendo que el ADN de los insectos contiene un elemento genético que tiene la capacidad de propagarse a un ritmo desproporcionadamente alto.

Un impulso genético es un gen egoísta artificial capaz de forzarse a sí mismo en el 99 por ciento de la descendencia de un organismo en lugar de la mitad habitual. Y debido a que este gen en particular hace que los mosquitos hembra se vuelvan estériles, en aproximadamente 11 generaciones, o en aproximadamente un año, su propagación condenaría a cualquier población de mosquitos. Si se libera en el campo, la tecnología podría provocar la extinción de los mosquitos de la malaria y, posiblemente, detener la transmisión de la enfermedad.

Anopheles gambiae mosquitos La especie propaga la malaria en África.

Los mosquitos que vi se crearon como parte de Target Malaria, un proyecto dirigido por el Imperial College que se ha expandido silenciosamente para involucrar a 16 instituciones e incluye equipos en Italia y tres países africanos, Malí, Burkina Faso y Uganda, donde actualmente hay instalaciones seguras para mosquitos. siendo equipado. Su trabajo está financiado por la fundación de salud del multimillonario de Microsoft, Bill Gates, en Seattle. Un funcionario allí dijo que la fundación ahora considera que los impulsores genéticos son necesarios para acabar con la malaria y proyecta que la tecnología estará lista años antes de una vacuna efectiva. Según un plan de negocios desarrollado para la Fundación Gates, los mosquitos que se autoaniquilan podrían desencadenarse en 2029.

El plan es dispersar Anopheles gambiae mosquitos que albergan genes egoístas en el África subsahariana. El impulso genético podría extenderse por una gran franja de territorio, haciendo que los mosquitos desaparezcan y bloqueando la transmisión del parásito que causa la malaria. La malaria es un problema de pobreza, inestabilidad y falta de voluntad política, dice Andrea Crisanti, el parasitólogo e ingeniero genético italiano que desarrolló los insectos en el Imperial College. Estamos pidiendo el impulso para hacer lo que no podemos hacer política o económicamente.

Más allá de ayudar con la malaria, los conservacionistas creen que la tecnología genética podría salvar a las aves nativas de Hawái que están desapareciendo (de la malaria aviar) o tal vez librar a Australia de los sapos invasores y destructivos que han estado saltando hacia el oeste por todo el continente. ¿Por qué no eliminar también Aedes aegypti , el mosquito que propaga el dengue y el zika en las Américas?

¿Algún país, agencia o individuo tiene el derecho de cambiar la naturaleza de manera que pueda afectar a todos?

La tecnología crea riesgos que la sociedad nunca antes había tenido que considerar. ¿La eliminación de mosquitos alteraría los ecosistemas? ¿Nos arriesgamos a una epidemia genética si el ADN egoísta salta la barrera de las especies para afectar a otros insectos? Lo más desconcertante: ¿qué país, agencia o individuo tiene derecho a cambiar la naturaleza de manera que pueda afectar a todo el mundo? Es por eso que odio el problema de la malaria, dice Kevin Esvelt, un biólogo del MIT que ha estado advirtiendo sobre los dilemas sin precedentes que crearán los impulsores genéticos. Hace que la tecnología sea tan tentadora de usar.

Estas preguntas necesitan respuestas pronto. Hace apenas 12 meses, la tecnología de impulsores genéticos seguía siendo una teoría prometedora. Ya no. Se están produciendo avances técnicos vertiginosos gracias a CRISPR, una nueva técnica de edición de genes. En el laboratorio de Imperial, miré a través de un microscopio a un mosquito inmaduro, llamado pupa, una criatura espeluznante que parece un jamón festivo con una cola de langosta adherida. Dentro de su cuerpo pude ver puntos fluorescentes ardientes donde un gen egoísta artificial estaba ocupado copiándose a sí mismo. Las transformaciones que potencialmente alteran el ecosistema fueron realizadas principalmente por un estudiante de 27 años llamado Andrew Hammond durante unos meses de noches en el laboratorio. Hay tantas maneras geniales de construirlos, se regocijó Hammond. Hay tantas cosas fáciles de hacer.

Y ese es solo el problema. A los funcionarios de Estados Unidos y otros lugares les preocupa que sea demasiado fácil. El FBI está investigando si los impulsores genéticos podrían usarse indebidamente, por ejemplo, para crear una plaga de diseñadores. Y este mayo, se espera que la Academia Nacional de Ciencias de EE. UU. publique recomendaciones para reducir los riesgos ecológicos y de otro tipo antes de cualquier prueba de campo. Veintisiete investigadores escribieron a Ciencias con advertencias contra la liberación accidental de organismos con impulsores genéticos, algo que temen que devastaría la confianza pública. Otros han dicho que la investigación debería clasificarse, aunque es demasiado tarde para eso.

Especies despreciadas

De las 3500 especies de mosquitos, unas 30 propagan la malaria, aunque tres subtipos casi indistinguibles de mosquitos Anopheles gambiae hacer el mayor daño en África. La picadura del mosquito hembra propaga el parásito plasmodium, que provoca fiebre y escalofríos en las personas al explotar los glóbulos rojos. Estos tres mosquitos son los que Imperial quiere eliminar, dice Crisanti, balanceando sus anteojos por una punta y saltando de su silla.

Crisanti reconoce que la tecnología de impulsores genéticos está generando tensión. Aumentará la presión para usar la técnica, dados los beneficios sociales y de salud que podría traer el fin de la malaria. Por otro lado, todavía no existen normas o procedimientos acordados para desarrollar una tecnología capaz de propagarse entre los organismos silvestres. El impulso genético es controvertido por el potencial de acabar con una especie, dice. Así que debería haber un claro beneficio.

En el puesto de avanzada italiano de Target Malaria, mujer Anofeles los mosquitos se alimentan de sangre. Tres días después pondrán huevos.

Un impulso genético no condenaría necesariamente a estas especies de mosquitos a la extinción. Podrían quedar bolsas de mosquitos, o podrían mantenerse en un laboratorio, en caso de que alguien quiera traerlos de vuelta. Pero la erradicación es un resultado posible, dice Crisanti, en particular si la liberación del impulso genético coincidió con condiciones como un período seco o una ola de frío. Las especies se extinguen continuamente, por supuesto, pero me preguntaba: ¿es ético eliminar cualquier parte de la naturaleza a propósito? ¿Estás preguntando de una manera darwiniana o teológica? Crisanti respondió. Creo que es una competencia de especies entre nosotros y el mosquito. Y no creo que una especie tenga derecho a existir o no existir. Él dice que lo que las especies tienen es aptitud: se han adaptado para prosperar en su nicho ambiental. Para las especies que esperamos salvar, podríamos usar impulsores genéticos para agregar genes beneficiosos, como los de resistencia a enfermedades. Para las especies que despreciamos, podemos agregar otras que las hagan incapaces de sobrevivir.

genes egoístas

Target Malaria está dirigido por Austin Burt, un teórico evolutivo del Imperial College cuya especialidad son los elementos genéticos egoístas. Estos son genes parásitos, que se encuentran en muchas especies, que hacen copias adicionales de sí mismos. (Uno, llamado elemento P, incluso logró hacer autostop en el genoma de todas las moscas de la fruta en la Tierra durante el siglo XX). Burt estaba interesado en un tipo particular de gen egoísta presente en los mohos mucilaginosos, llamado endonucleasa. Estos abren el ADN en puntos muy precisos que reconocen y luego, al ofrecerse como una plantilla de reparación, pueden engañar a una célula para que los copie. Burt concluyó que la simplicidad de este proceso lo dejaba abierto al artificio humano, y en un artículo de 2003 describió cómo podría convertirse en un dispositivo de extinción.

La paradoja que Burt tuvo que resolver es cómo los mosquitos también pueden propagar algo muy malo para los mosquitos. Una respuesta, vio, era un gen egoísta que es inofensivo si hay una copia presente pero causa esterilidad si hay dos copias. (Al igual que los humanos, los mosquitos tienen dos conjuntos de cromosomas, uno de cada padre). Comenzando con un mosquito macho con una copia, el gen egoísta se asegurará de que termine en cada uno de sus espermatozoides, en lugar de solo en la mitad. De esa forma, cualquier descendencia con un mosquito salvaje también será portador, al igual que todas las crías de sus crías. Como resultado, el gen se disparará a través de la población.

Eventualmente, es probable que cualquier par de mosquitos que se apareen sean ambos portadores, y su descendencia, con dos copias, será infértil. Rápidamente, la población colapsará, tambaleándose por el veneno genético. En mi copia desgastada del artículo de Burt, subrayé sus oraciones finales: Claramente, la tecnología descrita aquí no debe usarse a la ligera. Dado el sufrimiento causado por algunas especies, tampoco es obvio que deba ser ignorado.

Burt es un canadiense jubilado a quien localicé en una oficina que estaba casi vacía, a excepción de una computadora. Sirvió un té que nadie bebió y respondió a varias de mis formulaciones más provocativas sobre el enorme poder de la biotecnología diciendo: Um, sí. Me confió que había tratado de patentar su idea. Pero fue rechazado porque tenía poca evidencia experimental en ese momento para demostrar que podría funcionar. Quería creer que había inventado algo, dice.

En ese momento, el laboratorio de Crisanti acababa de determinar cómo modificar genéticamente Anofeles mosquitos—un requisito previo para que las ideas de Burt funcionen. Solicitaron financiación a la Fundación Gates y, desde entonces, Gates ha gastado 44 millones de dólares en el proyecto, fácilmente la mayor suma gastada hasta la fecha en la investigación de impulsores genéticos.

Sin embargo, la ingeniería de un gen egoísta que funcionaría como lo predijeron las ecuaciones en la pantalla de la computadora de Burt resultó difícil. El equipo de Crisanti intentó adaptar genes egoístas de mohos mucilaginosos, pero fue difícil hacer que cortaran genes de mosquitos muy diferentes. Para 2011, el equipo tenía un prototipo parcial, pero nada capaz de difundirse ampliamente en la naturaleza.

Luego, en marzo de 2015, dos biólogos de moscas en California, Ethan Bier y su alumno Valentino Gantz, anunciaron que habían creado un gen egoísta que cumplió la profecía de Burt. Se propagó a través de una población de moscas de laboratorio, provocando un cambio genético que volvió amarillos a los insectos. En lugar de luchar contra los mohos mucilaginosos, Bier y Gantz usaron Cas9, la molécula que corta el ADN que se hizo famosa por su papel en la tecnología de edición de genes llamada CRISPR. La virtud de Cas9 es que se dirige fácilmente para abrir cualquier secuencia de ADN que desee. Así que agregaron Cas9 al genoma de la mosca de la fruta y le dijeron dónde cortar.

Es una competencia de especies entre nosotros y el mosquito.

Esto significaba que con CRISPR, incluso un equipo de dos personas podría, en teoría, cambiar una especie entera. Para diciembre pasado, el grupo de Crisanti y otro, dirigido por Bier y el experto en mosquitos Anthony James, habían usado CRISPR para construir impulsores genéticos capaces de propagar rasgos a través de las poblaciones de mosquitos en jaulas, y probablemente también en la naturaleza.

Con más científicos trabajando en impulsores genéticos, la posibilidad de una liberación accidental se ha convertido en una preocupación. Si uno de los insectos de Bier hubiera escapado a los huertos de California, podría haber vuelto amarillas a todas las moscas. En agosto, Burt, Bier y otras 25 personas escribieron una carta a Ciencias acordando la necesidad de estrategias de confinamiento estrictas para evitar un derrame genético y pidiendo a los científicos que rechacen las solicitudes para compartir los organismos que han hecho hasta que se puedan resolver algún tipo de reglas.

El laboratorio de mosquitos de Imperial en Londres definitivamente no es Fort Knox, con estudiantes yendo y viniendo. En cambio, una medida de seguridad clave es su ubicación lejos del rango actual de Anopheles gambiae . Cualquier mosquito que escape (los estudiantes los llaman voladores) probablemente se quede sin sentido por el aire seco y el frío tan pronto como llegue a los pasillos del laboratorio. E incluso si uno de alguna manera llegara a 200 yardas en Queen's Lawn, no encontraría otro mosquito con el que aparearse. Los mosquitos que vi en Londres, en cualquier caso, aún no están listos para ser liberados. No son demasiado saludables, sería difícil para ellos competir y reproducirse en la naturaleza. Y en dos de las jaulas, el impulso genético, que se propagó rápidamente al principio, comenzó a desaparecer después de unas pocas generaciones de mosquitos. La razón probable es la resistencia. Uno o más de los mosquitos pueden haber desarrollado inmunidad al impulso, tal vez a través de una mutación casual en el ADN, y la descendencia de estos mosquitos se multiplicó rápidamente.

Tenemos algunos problemas que resolver, pero tenemos muchos trucos en el armario, dice Tony Nolan, el teniente científico del laboratorio de Crisanti. Una idea es combinar varias unidades, apuntando a tres sitios de ADN diferentes a la vez. Los mosquitos eventualmente podrían desarrollar resistencia a los tres, pero tal vez no antes de que estén todos muertos.

En un monitor, una larva de mosquito brilla con un rastro fluorescente.

Desplegando las tropas

La Fundación Gates ha gastado $ 36.7 mil millones en educación, salud pública y vacunas desde su inicio en 2000. La fracción gastada en impulsores genéticos apenas se registra, sin embargo, la técnica ha adquirido un atractivo especial para resolver la malaria, uno de los principales objetivos de Gates. Si tuviera que inventar la forma ideal de abordar un problema en el mundo en desarrollo... sería un impulso genético, dice Fil Randazzo, subdirector de la fundación.

Si funciona, será increíblemente barato, fácil de distribuir e igualitario, y beneficiará a todos, ricos o pobres. También seguirá funcionando una vez que se lance, evitando un problema común: a menudo, la parte más difícil de erradicar una enfermedad es el final del juego, cuando la atención se desvía hacia otra parte y el gasto por caso se dispara. En un escenario que Randazzo me describió, cubos de mosquitos serían liberados cada 50 kilómetros más o menos, iniciando una reacción en cadena que, durante dos años, fluiría a través de bosques, pastizales y pueblos intermedios. La cantidad de mosquitos sobrevivientes colapsaría, a menos del 1 por ciento de los niveles normales. Con la ayuda de mosquiteros y aerosoles, las picaduras serían mínimas, rompiendo el ciclo de transmisión de la malaria. Una campaña de tratamiento con drogas podría entonces eliminar el reservorio humano del parásito: en algunos países de África occidental, el 25 por ciento de la población está infectada.

La Fundación Gates ha dicho que ya no cree que la malaria pueda eliminarse sin un impulso genético. No puedes caminar con un mosquitero todo el tiempo. Eso no va a eliminar la malaria, dice Randazzo. Con un impulsor genético, no se requiere un cambio de comportamiento humano.

El equipo de Imperial ha comenzado a construir modelos matemáticos de geografía, clima y otros factores para comprender cómo podría actuar un impulsor genético en el mundo real. En Burkina Faso, los científicos han estado liberando Anofeles rociados con polvo fluorescente para rastrearlos. Burt dice que cree que una unidad podría propagarse de cinco a 20 kilómetros al año desde cualquier punto de liberación, y que menos de 500 mosquitos podrían desencadenar la reacción.

Un trabajador de laboratorio realiza pruebas de ADN en el Polo d'Innovazione Genomica, en Perugia, Italia, parte de una red de laboratorios financiados por Bill Gates que estudian impulsores genéticos.

Algunos científicos me dijeron que creen que el proyecto contra la malaria está condenado. ¿Qué pasa si diferentes mosquitos terminan transmitiendo la enfermedad? Guy Reeves, biólogo evolutivo del Instituto Max Planck de Alemania, predice que los insectos resistentes serán el principal problema y afirma que harán que la tecnología fracase. No podemos optar por lo nuevo y brillante cada vez, dice Reeves, quien piensa que los insectos basados ​​en las teorías de Burt nunca serán lo suficientemente predecibles para usarlos con confianza.

En marzo, alrededor de 75 expertos en políticas y científicos, incluido Burt, asistieron a un simposio a puertas cerradas de tres días sobre impulsores genéticos en Carolina del Norte. Las personas que estuvieron allí dicen que la preocupación era palpable sobre la perspectiva de cambios genéticos que pueden propagarse ampliamente, a través de las fronteras. Esvelt del MIT, quien asistió, dice que el problema con la idea de la malaria es que tendrá un efecto en todos en África, pero que será imposible lograr que todos estén de acuerdo con la tecnología. Creo que Gates tiene toda la intención de impulsar esto, dice. Y la pregunta es, ¿cómo puedes hacerlo éticamente?

Randazzo dice que la organización de Gates está comprometida a entregar la tecnología de impulsores genéticos al pueblo africano y dejar que ellos decidan. Los esfuerzos en esta dirección están muy avanzados. A partir de 2012, Target Malaria comenzó a desarrollar operaciones terrestres en un puñado de países africanos, capacitando a científicos, reacondicionando laboratorios de insectos y enviando equipos a informar a las comunidades locales.

El plan se asemeja a una campaña militar, completa con ejercicios, maniobras y cargas en blanco. Incluye la introducción por etapas de mosquitos genéticamente modificados que carecen de un impulsor genético. Aunque estos no ayudarán con la malaria, los científicos locales pueden capacitarse con ellos y crear un camino regulatorio para la realidad. Una solicitud para importar los primeros mosquitos genéticamente modificados de África ya está pendiente en Burkina Faso.

Se utilizan pequeñas jaulas con redes para contener mosquitos para su estudio.

Pero los verdaderos insectos impulsores genéticos permanecerán en Europa hasta que los países africanos hayan aceptado la tecnología y sus consecuencias. La razón es que en un lugar tropical, a diferencia de Londres, un percance de laboratorio que deje escapar a los mosquitos podría tener consecuencias irreversibles. No los importaremos a África hasta que se acepte, porque no creemos que podamos garantizar al 100 por ciento que se contendrá, dice Delphine Thizy, la politóloga que administra los equipos de compromiso de Target Malaria.

¿La gente en África querrá esta tecnología? Hablé con un entomólogo de Kenia, Richard Mukabana, que trabajó en la campaña de campo en las comunidades alrededor del lago Victoria. Usando carteles y diagramas, los equipos visitaron áreas rurales para explicar la idea, a menudo a personas analfabetas. Una caricatura utilizada para transmitir lo que está pasando muestra a un científico rubio sosteniendo una jaula para mosquitos junto a una bandera británica. El objetivo del trabajo de base es establecer una licencia social para operar, un tipo de acuerdo, dice Mukabana, que no está escrito ni clavado en una pared, pero que tendrá que existir si alguna vez se libera un impulsor genético.

Ni siquiera la mayoría de los científicos saben todavía qué es un impulsor genético o cómo funciona. Y describirlo a las personas en el dialecto luo (el idioma que hablaba el padre del presidente Obama) es un desafío, ya que el idioma carece de una palabra para el ADN. Mukabana tomó prestadas palabras del inglés y el swahili y usó sangre como sinónimo de genes.

Mukabana me dijo que cuando las personas en las comunidades donde los niños están muriendo de malaria escuchan que la enfermedad podría eliminarse, están a favor. Y si hay un defensor de los mosquitos alrededor del lago Victoria, no se encontró con ninguno. La gente no se molestará con la extinción de los mosquitos, dice.

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