Un tema recurrente en la ciencia ficción es la clonación infinita. En tal escenario, podríamos copiar a la perfección nuestro mejor ganado, nuestras queridas mascotas o incluso a nosotros mismos, para siempre. Pero, al parecer, la biología no funciona así en absoluto.
En enero de 2005, investigadores de la Universidad de Yamanashi, en Japón, tomaron una ratona de laboratorio con pelaje marrón agutí y la clonaron. Cuando el clon maduró, extrajeron sus células y la clonaron de nuevo. Y otra vez, y otra vez.
Tras dos décadas, 58 generaciones y más de 30.000 intentos de clonación en este linaje específico de ratones, los científicos se han topado con un obstáculo biológico insalvable. Han demostrado que la clonación en serie en mamíferos desencadena, en última instancia, una cascada fatal de mutaciones genéticas. Resulta que los mamíferos no pueden sobrevivir como especie sin la mezcla genética que se produce durante la reproducción sexual.
“Nadie había continuado la clonación durante tanto tiempo. Por lo tanto, esta es la primera vez que descubrimos que la clonación repetida finalmente alcanza sus límites”, declaró a Reuters el biólogo del desarrollo Teruhiko Wakayama, quien utilizó una técnica llamada transferencia nuclear de células somáticas. Esta es exactamente la misma tecnología que nos dio a la famosa oveja Dolly en 1996, el primer mamífero clonado.
Copias infinitas, mutaciones infinitas
Los investigadores japoneses querían comprobar si un linaje de mamíferos podía persistir únicamente mediante reproducción asexual. Las plantas y algunos animales inferiores, como los gusanos planos, se clonan sin esfuerzo en la naturaleza.
Inicialmente, el experimento parecía un éxito rotundo. Alrededor de la vigésimo quinta generación, la tasa de éxito de la clonación mejoró notablemente. En 2013, los investigadores publicaron un artículo anunciando estos primeros logros. Los ratones lucían completamente sanos, tenían una esperanza de vida normal y no presentaban anomalías físicas.
“En aquel momento, concluimos que la reclonación probablemente podría continuar indefinidamente”, dijo Wakayama. “Sin embargo, en ese estudio no examinamos las secuencias genéticas. Continuamos nuestra investigación durante 13 años más y, como resultado, descubrimos que nuestra conclusión anterior era incorrecta; es decir, existe un límite para la reclonación”.
El problema de las fotocopias
A medida que las generaciones avanzaban más allá de la iteración 27, la tasa de natalidad comenzó a desplomarse silenciosamente. Para la generación 57, apenas sobrevivía el 0,6% de los embriones clonados. La generación 58 representó el final absoluto del proceso. Todos los clones murieron al día siguiente de nacer.
¿Qué fue exactamente lo que falló? Puedes imaginar la clonación en serie como hacer una fotocopia de una fotocopia. Con la primera copia, la imagen se deteriora ligeramente. Si vuelves a pasar esa nueva copia por la máquina, la calidad vuelve a bajar. Repite esto 58 veces y la imagen final será completamente irreconocible.
“Antes se creía que los clones eran idénticos al original, pero este estudio ha dejado claro que las mutaciones se producen a un ritmo tres veces mayor que en la descendencia nacida mediante apareamiento natural”, explicó Wakayama a Reuters.
Cuando los investigadores secuenciaron los genomas de los ratones clonados, los datos revelaron un daño genético catastrófico. Cada generación adquirió aproximadamente 70 nuevas mutaciones. Peor aún, grandes fragmentos de ADN comenzaron a romperse. Los cromosomas se invirtieron o se unieron a lugares incorrectos. En algunas de las últimas generaciones, los ratones perdieron literalmente un cromosoma X completo.
A través del espejo
Esto nos lleva a uno de los mayores misterios de la biología evolutiva: ¿Por qué necesitamos el sexo?
Desde un punto de vista puramente mecánico, la reproducción sexual es sumamente ineficiente. Hay que gastar energía en encontrar pareja y, al final, solo se transmite la mitad de los genes. Se podría decir que hay mucha fricción. Algunos biólogos han recurrido a la hipótesis de la Reina Roja para explicar por qué el sexo realmente vale la pena.
La hipótesis de la Reina Roja, que toma su nombre del personaje de Alicia a través del espejo de Lewis Carroll, quien debe correr constantemente para permanecer en el mismo lugar, describe una carrera armamentística evolutiva interminable entre huéspedes y parásitos. Si te clonas, tu descendencia idéntica se convierte en presa fácil para los virus que ya han aprendido a atacar tu sistema inmunológico. Sin embargo, la reproducción sexual reorganiza constantemente la información genética. Esta mezcla continua crea un objetivo en constante movimiento, lo que dificulta enormemente que los patógenos aniquilen a toda una población.
Pero aquí está el problema: la Reina Roja no explica qué les sucedió a nuestros ratones clonados. Estos animales de laboratorio vivían en un entorno altamente controlado y libre de patógenos específicos. Debido a que disfrutaban de una mínima presión ambiental, no tenían que combatir virus nuevos ni esquivar parásitos voraces. En cambio, este experimento masivo de 20 años proporcionó la primera prueba física en mamíferos de una amenaza evolutiva mucho más mecánica conocida como el trinquete de Muller.
La trinquete de Muller y el poder del sexo
Imagina un trinquete físico: un engranaje diseñado para avanzar solo, nunca retroceder. El genetista Hermann Joseph Muller propuso que la reproducción asexual funciona exactamente como este engranaje. Cada vez que un linaje adquiere una mutación de ADN aleatoria y ligeramente dañina, el trinquete avanza. Dado que un clon es una copia exacta de su progenitor, hereda todos los errores genéticos y, posteriormente, añade inevitablemente algunos propios.
“Una vez que la mutación se introduce en el linaje, permanece allí para siempre”, declaró el biólogo evolutivo Michael Lynch a la revista Nature. “No hay vuelta atrás”.
Sin ADN nuevo, la carga genética se vuelve cada vez más pesada. El mecanismo se activa tantas veces que la especie finalmente sufre un colapso mutacional, alcanzando un umbral en el que el organismo ya no puede sobrevivir. Tras más de 30.000 intentos de transferencia nuclear a lo largo de 58 generaciones, los investigadores de Yamanashi demostraron que este colapso, tal como predijo el modelo de Muller, ocurre en los mamíferos.
“En la clonación, todos los genes se transmiten a la siguiente generación, lo que significa que todos los genes defectuosos también se transmiten”, señaló Wakayama.
Precisamente por eso, la reproducción sexual es tan vital para nuestra supervivencia. Cuando los animales comunes se aparean, su material genético se recombina. Esta mezcla genética actúa como un corrector biológico, eliminando errores fatales y permitiendo que la descendencia herede genes sanos e intactos de ambos progenitores.
Pero, ¿cómo logran los organismos clonadores naturales —como los gusanos planos y las patatas— escapar de la selección natural? Los organismos simples dependen de un proceso de selección microscópico y brutal llamado selección somática. Dado que se regeneran a partir de enormes reservas de células madre genéricas, cualquier célula que adquiera una mutación dañina es rápidamente superada y eliminada por células sanas y vigorosas. La basura se elimina a sí misma antes incluso de que el organismo se divida para formar una nueva generación. Otros organismos asexuales exitosos, como los rotíferos bdelloideos, utilizan sistemas de reparación de ADN extremos, manteniendo múltiples copias de seguridad de su genoma para reparar genes dañados sin necesidad de una pareja sexual.
El futuro de la clonación
Ahora que sabemos que no se puede clonar un mamífero indefinidamente, al menos no con nuestra tecnología actual, los científicos deben cambiar su enfoque respecto a la clonación agrícola y de conservación. Ya no podemos asumir que crear un clon es una copia de seguridad perfecta y sin consecuencias de un animal.
“Si el objetivo es preservar ganado de calidad superior mediante la clonación, sería aconsejable almacenar con antelación una gran cantidad de células somáticas para la clonación”, declaró a Nature el biólogo reproductivo Atsuo Ogura, “y evitar la clonación serial repetida a lo largo de las generaciones”.
Los científicos siguen considerando la clonación una herramienta vital. Teruhiko Wakayama es un reconocido pionero en este campo. Fue su equipo el que clonó el primer ratón en 1997, un año después de que la famosa oveja Dolly se convirtiera en el primer mamífero clonado. Incluso trabajó en la clonación de ratones a partir de células liofilizadas que habían permanecido durante años a bordo de la Estación Espacial Internacional. Sin embargo, esta tecnología aún tiene un límite infranqueable.
“Creíamos que podíamos crear un número infinito de clones. Por eso estos resultados son tan decepcionantes”, dijo Wakayama. “En este momento, no tenemos idea de cómo superar esta limitación. Creo que necesitamos desarrollar un nuevo método que mejore fundamentalmente la tecnología de transferencia nuclear”.
Por ahora, el colapso de la 58.ª generación nos deja una profunda lección: no podemos engañar a millones de años de evolución de los mamíferos.
Los hallazgos aparecieron en la revista Nature Communications.
Fuente: ZME Science.