En 2009, la Corporación Brasileña de Investigación Agrícola (Embrapa) y el Jardín Zoológico de Brasilia comenzaron a buscar y congelar sangre, esperma y células del cordón umbilical de animales muertos en la carretera y otros animales salvajes, principalmente en la sabana del Cerrado, una colección increíblemente diversa de ecosistemas de bosques tropicales y pastizales que albergan al menos 10.000 especies de plantas y más de 800 especies de aves y mamíferos, algunos de los cuales no viven en ningún otro lugar del mundo. Se recolectaron ejemplares de perro de monte, oso hormiguero con collar, bisonte y ciervo brocket gris, entre otras especies.
La idea era preservar la información genética de la fauna silvestre en peligro de extinción de Brasil. Un día, razonaron las organizaciones, podrían ser capaces de usar el ADN recolectado para clonar animales en peligro de extinción y reforzar las poblaciones en disminución. Hasta el momento, las dos instituciones han recogido al menos 420 muestras de tejido. Ahora están colaborando en un proyecto relacionado que utilizará el ADN de estos especímenes para mejorar las técnicas de reproducción y clonación. Las técnicas de clonación actuales tienen una tasa de éxito promedio de menos del 5 por ciento, incluso cuando se trabaja con especies familiares; la clonación de animales salvajes suele tener menos del 1 por ciento de éxito.
Cualquier animal nacido durante la nueva empresa de Brasil vivirá en el Zoológico de Brasilia, dice el investigador de Embrapa Carlos Martins. La expansión de las poblaciones cautivas de animales salvajes, él y su equipo esperan, disuadirá a los zoológicos e investigadores de sacar aún más animales salvajes de sus hábitats nativos. Martins y sus colegas aún no han decidido qué especies intentarán clonar, pero el lobo crin y el jaguar son candidatos fuertes. La Unión Internacional para la Conservación de la Naturaleza clasifica a ambos animales como «casi amenazados» en su Lista Roja de Especies Amenazadas, dos niveles por debajo de «en peligro de extinción».»
Muchos investigadores coinciden en que, en la actualidad, la clonación no es una estrategia de conservación viable o eficaz. En primer lugar, algunos conservacionistas señalan que la clonación no aborda las razones por las que muchos animales se encuentran en peligro en primer lugar, a saber, la caza y la destrucción del hábitat. Incluso si la clonación teóricamente pudiera ayudar en situaciones verdaderamente desesperadas, las técnicas de clonación actuales son simplemente demasiado ineficaces para hacer una gran diferencia. En comparación con la clonación de especies domésticas, en particular de ganado, que se han clonado con éxito durante años para duplicar rasgos deseables, la clonación de especies en peligro de extinción es mucho más difícil por varias razones.
La clonación exitosa generalmente implica al menos tres componentes esenciales: el ADN del animal que se clona; un óvulo viable para recibir ese ADN; y una madre para gestar el embrión resultante. A menudo, se necesitan cientos de embriones e intentos de embarazo para producir incluso algunos clones. Los científicos por lo general tienen un conocimiento deficiente de la fisiología reproductiva de los animales en peligro de extinción, lo que hace que sea demasiado arriesgado extraer un número suficiente de huevos de esa especie o confiar en las hembras de esa especie para dar a luz a clones. Las protecciones legales a veces excluyen a las especies amenazadas de tales procedimientos también. Para compensar, los investigadores fusionan el ADN de una especie en peligro de extinción con huevos de una especie estrechamente relacionada y seleccionan madres de esta última. Estos embriones híbridos a menudo no se desarrollan adecuadamente.
Aunque son muy conscientes de estos problemas, Martins y sus colegas, así como algunos otros científicos de todo el mundo, piensan que los esfuerzos para archivar la información genética de la vida silvestre en peligro de extinción valen la pena. Algunos investigadores siguen siendo optimistas de que la clonación se convertirá en una herramienta útil para la conservación en el futuro. Los optimistas señalan los éxitos recientes de la clonación de mamíferos silvestres utilizando especies domésticas estrechamente relacionadas, técnicas mejoradas para prevenir anomalías de desarrollo en un embrión clonado, mejores cuidados neonatales para clones recién nacidos y fertilización in vitro posible gracias a células madre derivadas de tejido congelado.
Los primeros clones
A principios de la década de 1950, en el Instituto de Investigación del Hospital Lankenau en Filadelfia, Robert Briggs y Thomas King clonaron con éxito 27 ranas leopardo del norte a través de un proceso conocido como transferencia nuclear. El núcleo, a menudo llamado el centro de comando de la célula, contiene la mayor parte del ADN de un vertebrado, excepto el ADN dentro de orgánulos generadores de energía en forma de frijol llamados mitocondrias. Briggs y King vaciaron huevos de rana de sus núcleos, succionaron núcleos de células en embriones de rana e inyectaron esos núcleos en los huevos vacíos. Muchos de los huevos se convirtieron en renacuajos que eran genéticamente idénticos a los embriones que habían donado su ADN nuclear.
En 1958, John Gurdon, entonces en la Universidad de Oxford, y sus colegas clonaron ranas con ADN nuclear extraído de las células de renacuajos completamente formados. A diferencia de las células embrionarias, que son lo suficientemente flexibles genéticamente para convertirse en una variedad de tejidos diferentes, las células de un renacuajo son «diferenciadas», es decir, los patrones de genes que expresan han cambiado para adaptarse al perfil de un tipo de célula específico: una célula de piel, ojo o corazón, por ejemplo. Gurdon demostró que, cuando se trasplanta a un óvulo, el ADN nuclear de una célula madura vuelve al estado más versátil característico del ADN en las células de un embrión. Este avance alentó a los científicos a intentar clonar animales mucho más grandes utilizando ADN de células adultas.
En 1996, investigadores en Escocia intentaron clonar una oveja Finn-Dorset hembra. Inyectaron núcleos extraídos de las células de sus ubres en casi 300 huevos vacíos derivados de caras negras escocesas, una raza de ovejas diferente. De esos óvulos preparados, los científicos lograron crear más de 30 embriones. Solo cinco de esos embriones se convirtieron en corderos después de ser implantados en una madre sustituta de cara negra escocesa. Y sólo uno de esos corderos sobrevivió hasta la edad adulta. Los investigadores la llamaron Dolly.
Desde entonces, algunos biólogos han sugerido repetidamente que la clonación podría ayudar a salvar especies en peligro de extinción, especialmente en situaciones extremas en las que solo quedan unas pocas docenas o un puñado de animales. Cuanto más pequeña, homogénea y endogámica sea una población, más susceptible es a una sola mutación genética o enfermedad dañina. Los clones podrían teóricamente aumentar la diversidad genética de una población en peligro de extinción si los investigadores tienen acceso a ADN preservado de muchos individuos diferentes. Por lo menos, los clones podrían estabilizar una población en disminución. Y, algunos investigadores argumentan, una población genéticamente homogénea pero estable sería mejor que la extinción; algunos grupos de animales silvestres altamente endogámicos, como el ganado Chillingham en Inglaterra, han sobrevivido bien durante cientos de años.
Una especie que podría beneficiarse de la clonación es el rinoceronte blanco del norte, que es nativo de África. En 1960, la población global de rinocerontes blancos del norte era de más de 2.000, pero la caza furtiva ha reducido su número a tan solo 11 en la actualidad. Según el último recuento, tres viven en zoológicos, dos en San Diego y uno en la República Checa, cuatro viven en la Conservación Ol Pejeta en Kenia y tan solo cuatro individuos pueden vivir en la naturaleza según informes no confirmados, pero no han sido vistos en varios años. La mayoría de los animales cautivos no están interesados en el apareamiento o son infértiles, aunque dos rinocerontes se aparearon en el verano de 2012.
En este momento, sin embargo, es poco probable que la clonación ayude al rinoceronte blanco o a cualquier otra especie amenazada. Hasta la fecha, la historia de la clonación de animales en peligro de extinción es uno de los pocos éxitos de alto perfil y muchos, muchos fracasos. Desde principios de la década de 2000, utilizando la misma técnica que produjo Dolly, los investigadores han clonado varios mamíferos en peligro de extinción e incluso extintos, incluyendo una oveja muflona y un bovino conocido como gaur en 2001; un tipo de ganado salvaje llamado banteng en 2003; una cabra salvaje conocida como cabra montés pirenaica en 2009; y coyotes salvajes en 2012. En cada caso, muchos más clones murieron antes del nacimiento de los que sobrevivieron; en la mayoría de los casos, ninguno de los clones sobrevivió hasta la edad adulta.
No coincidentes
Todos los intentos de clones de animales en peligro de extinción o extintos murieron de diferentes maneras por diferentes razones, pero todos compartían un problema fundamental: no eran réplicas exactas de sus contrapartes. En la mayoría de los casos, los investigadores han combinado ADN de las especies amenazadas con huevos de una especie doméstica relacionada. A cada madre subrogada a menudo se le implantan docenas de embriones híbridos para lograr al menos algunos embarazos, una estrategia que requiere extraer cientos de óvulos. Debido a que la fisiología reproductiva de la mayoría de los animales en peligro de extinción es tan poco conocida, los investigadores a menudo no están seguros de cuándo ovulan los animales y cuál es la mejor manera de adquirir sus huevos. En algunos casos, las protecciones legales impiden que los científicos cosechen huevos de especies amenazadas. Por todas estas razones, recurren a especies domésticas más familiares en su lugar.
Inyectar el ADN de una especie en el óvulo de otra especie, incluso una estrechamente relacionada, crea un embrión híbrido inusual que a menudo no se desarrolla adecuadamente en el útero de una madre sustituta. Los embriones híbridos tienen el ADN nuclear de la especie clonada y el ADN mitocondrial (ADNmt) del óvulo donante. Este desajuste se vuelve problemático a medida que el embrión se desarrolla. El ADN nuclear y el ADNmt trabajan juntos; ambos contienen recetas genéticas para proteínas con las que las células extraen energía de los alimentos. En un embrión híbrido, estas proteínas no siempre encajan correctamente, lo que deja a las células hambrientas de energía. Para complicar aún más las cosas, la madre sustituta a menudo rechaza el embrión híbrido porque reconoce algunos de los tejidos del embrión, particularmente la placenta, como extraños.
Otro problema, y el más intratable hasta ahora, es que un embrión híbrido creado a través de transferencia nuclear no es una pizarra genética en blanco como la mayoría de los embriones. Todos los vertebrados comienzan su vida como bolas huecas de células madre embrionarias, que pueden convertirse en casi cualquier tipo de célula adulta. Cada una de esas células madre contiene una copia del mismo genoma empaquetado en paquetes de proteínas de ADN e histonas apretadas a los cromosomas. A medida que el embrión se desarrolla, las células madre comienzan a tomar sus formas adultas: algunas se convierten en células de la piel, otras en células cardíacas, etc. Diferentes tipos de células comienzan a expresar diferentes patrones de genes. Dentro de cada célula, una variedad de moléculas y enzimas interactúa con el ADN y las histonas para cambiar la expresión génica. Algunas moléculas, como los grupos metilo, impiden físicamente que la maquinaria celular lea las instrucciones genéticas en ciertos segmentos de ADN; algunas enzimas aflojan los enlaces entre las histonas y el ADN, haciendo que genes particulares sean más accesibles. Eventualmente, cada tipo de célula—célula de la piel, célula hepática, célula cerebral-tiene el mismo genoma, pero un epigenoma diferente: un patrón único de genes que se expresan activamente o se silencian de manera efectiva. Con el tiempo, el epigenoma de una célula adulta puede cambiar aún más, dependiendo de las experiencias de vida del animal.
Por lo tanto, cuando los investigadores inyectan el núcleo de una célula adulta en un huevo vacío, el núcleo trae consigo su epigenoma único. Como han demostrado los primeros experimentos de Gurdon en la década de 1950 y los estudios posteriores, un huevo es capaz de borrar el epigenoma del ADN nuclear introducido, borrando la pizarra, hasta cierto punto. Este proceso de «reprogramación nuclear» no se entiende bien, y el huevo a menudo no lo completa correctamente, especialmente cuando el huevo es de una especie y el ADN nuclear de otra. La reprogramación nuclear incompleta es una de las principales razones, piensan los científicos, para las muchas anomalías del desarrollo que matan a los clones antes del nacimiento y para los problemas médicos comunes a muchos sobrevivientes, como el peso extremadamente alto al nacer y la insuficiencia orgánica.
Algunos investigadores ven formas de evitar estos problemas. Pasqualino Loi, de la Universidad de Teramo en Italia, formó parte de un equipo que clonó con éxito ovejas muflonas en peligro de extinción a principios de la década de 2000; los clones murieron a los seis meses de nacer. Loi y sus colegas creen que pueden aumentar las posibilidades de que un embrión híbrido sobreviva en el útero de una madre sustituta. En primer lugar, proponen que los investigadores podrían nutrir un embrión híbrido durante un corto tiempo en el laboratorio hasta que se desarrolle en lo que se conoce como blastocisto, el comienzo en forma de bola de un vertebrado compuesto por un círculo exterior de células, el trofoblasto, que rodea un grupo de células madre de división rápida conocidas como masa celular interna. Finalmente, el trofoblasto se convierte en la placenta. Los investigadores podrían extraer la masa celular interna del blastocisto híbrido, sugiere Loi, y trasplantarla a un trofoblasto vacío derivado de la misma especie que la madre sustituta. Debido a que es mucho menos probable que la madre sustituta rechace un trofoblasto de su propia especie, el embrión en desarrollo tiene muchas más posibilidades de sobrevivir.
Los científicos también han descubierto cómo fomentar la reprogramación nuclear bañando el huevo en ciertos compuestos y productos químicos, como la tricostatina A, que estimulan o inhiben las enzimas que determinan el epigenoma de una célula. Más recientemente, Teruhiko Wakayama, del Centro RIKEN de Biología del Desarrollo en Kobe, Japón, y sus colegas produjeron 581 ratones clonados de un solo donante a lo largo de 25 generaciones, utilizando tricostatina A para lograr tasas de éxito de hasta el 25 por ciento en algunas generaciones, pero no en todas. Para resolver el desajuste entre el ADNmt y el ADN nuclear, Loi sugiere simplemente eliminar el ADNmt nativo del huevo y reemplazarlo con ADNmt de la especie a clonar, algo que los investigadores intentaron en los años 1970 y 80, pero que no han intentado recientemente por razones que no están claras.
Algunos de los intentos más exitosos de clonar animales en peligro de extinción en los últimos años han involucrado a dos de las especies domésticas más queridas: gatos y perros. En el Centro Audubon para la Investigación de Especies en Peligro de Extinción en Nueva Orleans, Martha Gómez y sus colegas han creado muchos clones de gatos salvajes africanos desde mediados de la década de 2000, utilizando gatos domésticos como madres sustitutas. Gómez dice que ocho clones han sobrevivido hasta la edad adulta hasta ahora y que todos están sanos hoy en día. Atribuye su éxito, en parte, al hecho de que los gatos salvajes y los gatos domésticos están mucho más estrechamente relacionados entre sí que la mayoría de las especies silvestres y domésticas emparejadas con el propósito de la clonación. Ella y su equipo también han aprendido a aumentar las tasas de éxito con las cesáreas, para evitar que los clones sufran el estrés de un parto típico, y a mantener a los clones recién nacidos en cuidados intensivos durante algunas semanas, como si fueran bebés prematuros. En 2008, B. C. Lee de la Universidad Nacional de Seúl en Corea y sus colegas lograron un éxito similar utilizando perros domésticos para crear tres clones machos sanos de lobo gris. El equipo de Lee había creado previamente dos clones de lobo gris femenino. Los cinco animales sobrevivieron hasta la edad adulta, confirma Lee.
Trabajando con gatos de patas negras, que son nativos de África y figuran como «Vulnerables» en la Lista Roja, Gómez ahora se centra en un método de clonación que difiere de la transferencia nuclear. Está tratando de transformar células adultas de gatos de patas negras en células madre y, posteriormente, inducirlas a convertirse en espermatozoides y óvulos. Luego, a través de la fertilización in vitro o técnicas similares, podría fecundar gatos domésticos con embriones de gato de patas negras. Alternativamente, los espermatozoides y los óvulos derivados de células madre podrían utilizarse para fecundar a las hembras de las especies en peligro de extinción.
Decir que este enfoque es técnicamente desafiante sería quedarse corto, pero los investigadores han logrado avances impresionantes. En 2011, Jeanne Loring del Instituto de Investigación Scripps en La Jolla, California., y sus colegas produjeron células madre a partir de células de piel congeladas de dos especies en peligro de extinción: el rinoceronte blanco del norte y un primate parecido a un baboon conocido como taladro. Y en 2012, Katsuhiko Hayashi de la Facultad de Medicina de la Universidad de Kyoto y sus colegas convirtieron células de la piel de ratones adultos en células madre, que luego transformaron en huevos viables. Después de fertilizar los óvulos con espermatozoides en tubos de ensayo, los investigadores implantaron los embriones en ratones madre sustituta que dieron a luz a crías sanas y fértiles.
«No estoy diciendo que la clonación vaya a salvar especies en peligro de extinción», dice Gómez, «pero sigo creyendo en la clonación como otra herramienta. Pero no es fácil. La investigación avanza lentamente.»
La Loi de Teramo también sigue siendo optimista. Cree que los científicos deben continuar recolectando y preservando la información genética de animales en peligro de extinción, como lo ha hecho Brasil, creando biobancos de tejido en hielo, como el «zoológico congelado» del Instituto de Investigación para la Conservación del Zoológico de San Diego. Si los investigadores logran aumentar drásticamente la eficiencia de la clonación de animales salvajes y en peligro de extinción, ya sea con transferencia nuclear o fertilización in vitro, entonces el ADN que necesitan los estará esperando. Si no lo hacen, los biobancos seguirán siendo útiles para una investigación más básica. «Una vez que la clonación de animales en peligro de extinción se haya establecido adecuadamente, será una herramienta muy poderosa», dice Loi. «Si se puede hacer algo, se hará en 10 años.»