Una paloma viva es clave para el plan de recuperar un ave extinta
Colossal Biosciences afirma que su nueva plataforma de inteligencia artificial identificó unos 2.300 objetivos de ADN que podrían ayudar a explicar el característico pico y la estructura facial del dodo. La empresa biotecnológica de Dallas propone llegar a un ave viva a través de una especie que habita en las islas Andamán y Nicobar y en otras zonas del sudeste asiático: la paloma de Nicobar.
Contenido
- Una paloma viva es clave para el plan de recuperar un ave extinta
- Por qué un único genoma conservado plantea un problema difícil
- Cómo busca GenoMorph el pico del dodo
- ¿Por qué resulta útil la paloma de Nicobar?
- El desarrollo de células reproductoras fue un primer avance decisivo
- Por qué el plan incluye pollos
- Una forma más rápida de probar cambios dentro de un huevo
- ¿Cuánto podría parecerse un ave modificada a un dodo?
- Mauricio necesita algo más que un ave lista para nacer
- Beneficios para la conservación y debate sobre prioridades
- Puntos clave
La empresa tiene ahora 36 palomas de Nicobar en una colonia reproductora en Texas. Planea utilizar sus células como material de partida para obtener aves con características seleccionadas del dodo, mediante una combinación de ADN antiguo, ingeniería genética y técnicas reproductivas con pollos como madres sustitutas.
El anuncio de GenoMorph de Colossal describe una herramienta entrenada con datos del desarrollo de codornices, patos, pollos y palomas. Su objetivo es reducir una extensa lista de diferencias genéticas a un conjunto de posibles variantes que los científicos puedan probar en el laboratorio.
El proyecto afronta tres tareas relacionadas: identificar qué cambios en el ADN producen las características deseadas, introducir esos cambios en células que puedan transmitirlos a la descendencia y preparar un hábitat adecuado en Mauricio, el único lugar donde vivía el dodo. Es necesario avanzar en cada ámbito antes de que un ave modificada pueda formar parte allí de una población reproductora.
La empresa describe al animal que pretende obtener como un dodo funcional, con características clave de la especie extinta. El Museo de Historia Natural describe el posible resultado como una paloma parecida al dodo. Esta diferencia de términos refleja un debate científico central sobre cuánto se parecería el ave modificada a un animal cuya apariencia y comportamiento todavía se conocen de forma incompleta.
Por qué un único genoma conservado plantea un problema difícil
Colossal ha reconstruido un genoma de dodo de alta calidad, frente a los 104 genomas de mamut lanudo citados en su anuncio de GenoMorph. Un genoma es el conjunto de instrucciones genéticas de un organismo. Contar con muchos ejemplares ayuda a los investigadores a identificar qué diferencias son comunes dentro de una especie y cuáles están asociadas con rasgos específicos.
Las condiciones de Mauricio dificultan la conservación de esas instrucciones. El calor y la humedad fragmentan el ADN, mientras que las bajas temperaturas asociadas a los restos de mamut han preservado mucho más material. Con un solo genoma de dodo de alta calidad, los científicos tienen menos oportunidades de comprobar si una característica genética determinada era habitual en los dodos.
Beth Shapiro, directora científica de Colossal, trabajó con Tom Gilbert y John Fjeldså, de la Universidad de Copenhague, para dirigir el equipo encargado de la secuenciación y el ensamblaje. Según el plan del proyecto del dodo de la empresa, utilizaron ADN extraído de un cráneo que se conserva en el Museo de Historia Natural de Dinamarca.
Colossal afirma que el genoma se secuenció con una cobertura de alrededor de 50X. Esto significa que, en promedio, cada posición del ADN se leyó unas 50 veces, lo que ayuda a los investigadores a verificar la secuencia. La empresa también ha descrito el genoma como aproximadamente un 95% completo y el análisis como próximo a concluir. La cobertura mide las lecturas repetidas; la integridad se refiere a cuánto de la secuencia se ha recuperado.
Cómo busca GenoMorph el pico del dodo
GenoMorph combina información sobre aves actuales con la secuencia del dodo antiguo. Colossal afirma que el material con el que se entrenó la herramienta incluye ADN regulador de seis etapas del desarrollo embrionario y de tres regiones implicadas en el desarrollo facial, junto con información genética y medidas de cráneos de más de 70 especies de aves.
El ADN regulador funciona como un conjunto de interruptores y reguladores de intensidad. Ayuda a controlar cuándo se activa un gen, dónde actúa y con qué intensidad. Los cambios en estos controles pueden afectar la forma del pico o del cráneo en desarrollo.
El desglose detallado de la empresa enumera 653 posibles elementos reguladores asociados al tamaño del pico y 1.698 asociados a su grosor y anchura. En conjunto, esas categorías suman 2.351 candidatos, una cifra coherente con el total aproximado de 2.300 objetivos anunciado.
Shapiro explicó cómo la empresa está pasando de las predicciones informáticas a los experimentos:
«En cambio, GenoMorph estudia cómo se desarrollan los cráneos y los picos de más de 70 especies de aves actuales y aprende qué interruptores genéticos controlan su forma. Nos dio una lista de unos 2.300 candidatos relacionados con el tamaño y la forma del pico. Ahora estamos validando estos objetivos en el laboratorio».
La validación en laboratorio consiste en modificar o probar una región candidata del ADN y observar qué ocurre. Antes de elegir cambios para las células de la paloma de Nicobar, los investigadores deben determinar cuáles de esos candidatos influyen en el desarrollo, cuál es el alcance de sus efectos y cómo interactúan entre sí.
¿Por qué resulta útil la paloma de Nicobar?
La paloma de Nicobar es el pariente vivo más cercano del dodo. Sus brillantes plumas verdes y cobrizas y su capacidad de volar la hacen muy distinta del ave extinta, pero su relación genética la convierte en la base del plan de ingeniería de Colossal.
El solitario de Rodrigues, ya extinto, ofrece otra comparación importante. Colossal lo considera el pariente genético más cercano del dodo y utiliza su genoma para ayudar a determinar qué características compartían ambas aves extintas. La diferencia es clara: el solitario aporta información genética antigua, mientras que la paloma de Nicobar, que sigue viva, puede proporcionar células para experimentos y reproducción.
Colossal afirma que la cría exitosa ha ampliado su colonia de Texas hasta llegar a 36 aves. La colonia permite a los investigadores estudiar el desarrollo, la reproducción y la genética, además de proporcionar las células especializadas necesarias para el método reproductivo propuesto.
Estas células se llaman células germinales primordiales, o PGC, por sus siglas en inglés. Son células tempranas que con el tiempo se convierten en óvulos o espermatozoides. Modificarlas ofrece una forma de transmitir cambios genéticos a la descendencia, en lugar de cambiar únicamente el cuerpo de un ave.
El desarrollo de células reproductoras fue un primer avance decisivo
Colossal anunció anteriormente que había cultivado durante 60 días células germinales primordiales de la paloma bravía, la especie común que se encuentra en las ciudades. Sus investigadores probaron más de 300 combinaciones de nutrientes, factores de crecimiento y otros ingredientes antes de encontrar condiciones que permitieran que las células siguieran creciendo.
Anna Keyte, directora de especies aviares de Colossal, dijo que una fórmula ya establecida para las células germinales de pollo no había funcionado en otras aves probadas, como las codornices. Cada especie puede necesitar condiciones distintas, por lo que el resultado con la paloma supone un avance práctico para trabajar con células de paloma de Nicobar.
Cuando se anunció, la investigación sobre la paloma bravía aún no había sido sometida a revisión por pares. Esta revisión consiste en la evaluación de un estudio por parte de otros investigadores antes de que se publique en una revista científica. Posteriormente, Colossal afirmó que había creado las células esenciales que se convierten en óvulos y espermatozoides en su trabajo con la paloma de Nicobar.
La siguiente prueba reproductiva descrita tras el anuncio sobre la paloma bravía consistía en utilizar células cultivadas de paloma para producir palomas vivas mediante pollos como madres sustitutas. El plan de Colossal también contempla probar distintas condiciones para mejorar el crecimiento de las células germinales primordiales de paloma de Nicobar y, a continuación, introducir en ellas características seleccionadas del dodo.
Por qué el plan incluye pollos
La reproducción de las aves requiere un método distinto de las técnicas de clonación que se utilizan en mamíferos. La estrategia de Colossal se basa en pollos portadores de células reproductoras derivadas de palomas, con las células germinales propias de los pollos eliminadas mediante ingeniería genética.
Los investigadores transferirían células germinales primordiales de paloma modificadas a embriones de pollo en desarrollo. El objetivo es obtener aves adultas sustitutas que produzcan óvulos o espermatozoides derivados de las células transferidas. Después, la reproducción mediante este sistema daría lugar a ejemplares con los cambios genéticos seleccionados.
Los pollos resultan útiles porque los científicos ya tienen amplia experiencia en su genética y reproducción. Colossal también afirma que su limitada capacidad de vuelo hace que sea más fácil manejarlos que a las palomas.
Shapiro ha explicado que establecer líneas maternas y paternas lleva más tiempo. Los investigadores deben obtener aves que produzcan las células reproductoras necesarias y cruzarlas para que la descendencia reciba los cambios previstos de ambos progenitores. El plan del proyecto de la empresa también señala que la eficiencia limitada para introducir muchos cambios genéticos a la vez supone una dificultad técnica.
Una forma más rápida de probar cambios dentro de un huevo
Colossal afirma que ha desarrollado nanopartículas lipídicas capaces de llevar herramientas genéticas directamente a embriones de aves en desarrollo. Estas diminutas partículas, elaboradas con materiales grasos, transportan ADN, ARN o componentes de CRISPR al interior de las células. CRISPR es una herramienta utilizada para introducir cambios específicos en el ADN.
La ventaja prevista es la rapidez. Los científicos pueden observar cómo afecta una modificación al desarrollo embrionario sin esperar a que un ave alcance la madurez y complete un ciclo reproductivo. Esto podría ayudarles a evaluar los candidatos de GenoMorph antes de comprometerse con el proceso reproductivo, que lleva más tiempo.
Los experimentos iniciales se centraron en Runx2, un gen que interviene en el desarrollo óseo, en embriones de aves como la paloma bravía y el pato. Colossal informó de cambios visibles en el cráneo y los rasgos faciales tras esas modificaciones.
La empresa afirma que presentó resultados preliminares en congresos sobre desarrollo craneofacial y biología molecular, y que planea publicar un artículo en el servidor de prepublicaciones bioRxiv. Una prepublicación permite consultar una investigación antes de que una revista científica la someta a revisión por pares. El siguiente paso experimental es probar los elementos reguladores candidatos y seleccionar cambios prometedores para las células germinales de la paloma de Nicobar.
¿Cuánto podría parecerse un ave modificada a un dodo?
La guía sobre el dodo del Museo de Historia Natural explica una dificultad fundamental: hay pocas pruebas sobre el aspecto y el comportamiento de los dodos. No se conserva ningún ejemplar disecado completo y solo hay dos esqueletos casi completos con huesos que se sabe que pertenecieron a un mismo individuo. Ambos se encuentran en Mauricio.
El museo calcula que los dodos medían unos 70 centímetros de altura y pesaban alrededor de 12 kilogramos. La página del proyecto de Colossal da un rango mayor: entre 81 y 97 centímetros de altura y entre 13 y 23 kilogramos de peso. El museo afirma que el peso probablemente variaba según la estación y que las investigaciones describen un ave más esbelta y ágil de lo que sugieren muchas ilustraciones conocidas.
Scott MacDougall-Shackleton, cofundador y director del Centro Avanzado de Investigación Aviar de la Universidad Western, afirma que en el desarrollo intervienen interacciones entre los genes, la biología de los progenitores, las hormonas y el entorno. Explicó por qué cuestiona la forma en que la empresa describe su objetivo:
«Durante el desarrollo, nuestro genoma interactúa con los genomas parentales, las hormonas y el entorno, de modo que los genes se activan o desactivan de maneras complejas que no podemos conocer ni reproducir en una especie extinta».
Leonardo Campagna, biólogo evolutivo del Laboratorio de Ornitología de Cornell, también ha cuestionado cuánto pueden reconstruir los científicos sobre la arquitectura genética del dodo y sus interacciones con el entorno. Colossal sostiene que su objetivo es recrear rasgos clave y funciones ecológicas, no producir una copia genética completamente idéntica.
Mauricio necesita algo más que un ave lista para nacer
Mauricio perdió al dodo después de que la caza, los cambios en el hábitat y la llegada de animales introducidos transformaran la isla. Las ratas, los cerdos y otros animales que llegaron después amenazaron a las aves y sus nidos. Cualquier programa de liberación tendría que hacer frente a esas presiones y ofrecer hábitat suficiente para que crezca una población.
La secuencia histórica también muestra por qué el último avistamiento y la fecha estimada de extinción son distintos:
- 1598: Marineros neerlandeses llegaron a Mauricio, donde los dodos habían evolucionado sin los depredadores introducidos que llegaron con el asentamiento humano.
- 1662: Se registró el avistamiento fiable más conocido. El Museo de Historia Natural también menciona un posible avistamiento tan tardío como 1680.
- Hacia 1690: Los investigadores David Roberts y Andrew Solow calcularon la fecha de extinción en un análisis publicado en 2003 y citado por Colossal.
- 1865: El hallazgo de los depósitos pantanosos de Mare aux Songes proporcionó numerosos restos que ayudaron a los científicos a reconstruir el entorno del dodo.
Colossal afirma que trabaja con científicos de Mauricio, grupos de conservación y el Gobierno, y que mantiene una alianza con la Fundación de Vida Silvestre de Mauricio. La búsqueda incluye lugares libres de ratas. El director ejecutivo y cofundador Ben Lamm afirma que los lugares de liberación se seleccionarán después de realizar estudios ecológicos y consultar a las comunidades.
Lamm ha expresado su ambición de producir miles de aves con diversidad genética modificada. Shapiro afirma que cualquier introducción se llevaría a cabo de forma gradual. El último anuncio sobre inteligencia artificial no indicó una fecha para el nacimiento de las primeras aves; la estimación anterior de Lamm, de al menos cinco a siete años, fue una proyección formulada al anunciar el trabajo con células reproductoras, no un calendario recién confirmado.
Beneficios para la conservación y debate sobre prioridades
Estas técnicas también podrían utilizarse con aves que todavía existen. Cultivar células reproductoras, conservarlas y transferir variantes genéticas útiles podría ayudar a poblaciones con escasa diversidad genética o amenazadas por enfermedades graves.
Colossal cita la paloma rosada de Mauricio, cuya población, según los cálculos de la página del proyecto, oscila entre 375 y 490 ejemplares, frente a los 77 que vivían en libertad en 1994. Estas cifras describen una recuperación que persiste junto con problemas de endogamia y enfermedades, entre ellas la infección causada por el parásito Trichomonas gallinae.
Cock van Oosterhout, profesor de genética evolutiva en la Universidad de East Anglia, considera que identificar resistencia a enfermedades en muestras históricas o especies emparentadas e introducirla en poblaciones vulnerables podría ser útil. Ha recibido una donación de Colossal para su investigación sobre la paloma rosada. Sostiene que esta tecnología puede contribuir a la recuperación, pero que la pérdida de hábitat y otras causas de la crisis de biodiversidad siguen requiriendo medidas directas.
Rich Grenyer, biólogo de Oxford, ha advertido que las promesas de recuperar especies podrían reducir la urgencia de evitar las extinciones. Le preocupa el riesgo moral: las personas podrían estar más dispuestas a aceptar el daño si creen que después será posible reemplazar una especie extinta.
La financiación de Colossal da peso práctico a estos argumentos. Junto con el anuncio anterior sobre las células, la empresa informó de que había conseguido 120 millones de dólares adicionales, con lo que el total recaudado ascendía a 555 millones y su valoración, a 10.200 millones de dólares. El inversor y fundador de XPRIZE Peter Diamandis también anunció NeoGenesis Capital, un fondo para respaldar empresas que utilicen la plataforma de biología programable de Colossal en los ámbitos de la salud, la agricultura y la conservación.
El proyecto del dodo combina ahora una importante financiación privada con pruebas de laboratorio específicas y planes de conservación. Sus próximos hitos son concretos: validar los candidatos de ADN, producir descendencia sana con modificaciones útiles y establecer en Mauricio las condiciones necesarias para que una población pueda sobrevivir.
Puntos clave
- Colossal afirma que GenoMorph identificó unos 2.300 objetivos candidatos de ADN relacionados con el pico y la estructura facial del dodo.
- La empresa cuenta con un genoma de dodo de alta calidad y una colonia de 36 palomas de Nicobar en Texas.
- El método reproductivo propuesto utiliza células germinales de paloma modificadas y pollos como sustitutos.
- Los experimentos con embriones y la validación en laboratorio buscan identificar qué cambios genéticos producen rasgos útiles.
- El ave que se pretende obtener tendría características seleccionadas del dodo; los científicos debaten cuánto podría parecerse a la especie extinta.
- El anuncio sobre inteligencia artificial no incluyó una fecha para el nacimiento de las primeras aves, y los planes de liberación requieren trabajos sobre el hábitat y consultas en Mauricio.
