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ARRIBA: © ISTOCK.COM, RODIMOVA
Las preguntas sobre la vida de las aves extintas ahora posadas en museos de historia natural han persistido mucho después de su muerte: ¿Cómo sonaban? ¿Cómo se veían en vuelo? ¿En qué nicho ecológico habitaban?
Mientras se están realizando esfuerzos para recuperar mamíferos extintos, como el mamut lanudo y el quagga, a través de la clonación, la inseminación artificial y un proceso de reproducción que tiene como objetivo revertir las especies domesticadas a fenotipos que se asemejan mucho a sus antepasados salvajes, los sistemas reproductivos de las aves no son tan susceptibles a estas técnicas.
Así que los científicos están recurriendo a la transmisión de células germinales cultivadas, una técnica prometedora que se ha utilizado para propagar pollos domesticados editados por genes durante más de una década. La idea es que los genes de aves extintas podrían replicarse e introducirse en las líneas germinales de los embriones huéspedes.
estamos a partir de un lugar donde hay al menos una tecnología viable, y entonces estamos saliendo biológicamente.
iv— – Rosemary Walzem, Texas A& M University
Aunque la técnica funciona bien en pollos, los medios de cultivo celular actuales no soportan las células germinales primordiales (PGC) de aves silvestres, los precursores de los espermatozoides y los óvulos. Los PGC transportan secuencias genéticas a un huésped para que puedan transmitirse de generación en generación. Revive & Restore, una organización que teje biotecnologías en la conservación de la vida silvestre y respalda gran parte de la investigación sobre la extinción, ha convertido en una prioridad el desarrollo de dichos medios. Permitiría la amplificación a gran escala de los PGC de aves silvestres, tal vez incluidos los de aves en peligro de extinción, y ofrecería una plataforma para la modificación genética que podría ayudar a devolver la vida a las especies extintas.
«El cultivo es difícil», dice Marie-Cecile Van de Lavoir, vicepresidenta de operaciones de Ligand Pharmaceuticals, quien, en un estudio de 2006, avanzó la técnica en pollos al desarrollar los primeros cultivos de PGC modificados que no se diferenciaban de su fenotipo y se mantuvieron dedicados a la transmisión de la línea germinal. Tiene varias patentes relacionadas en el campo, y proporcionó estudios de viabilidad iniciales para Revivir & Restore para su esfuerzo de extinción de aves. «Hasta ahora no he visto un sistema de cultivo en ninguna otra especie», aparte de los pollos, que muestre la eficacia deseada, dice. «Cada especie de ave tiene un tipo diferente de requisito de cultivo. Y aún no sabemos cuáles son esos requisitos.»
Rosemary Walzem, bioquímica nutricional de Texas A& M University, junto con un pequeño equipo de estudiantes e investigadores postdoctorales, está tratando de arreglar eso.
«Partimos de un lugar donde hay al menos una tecnología viable, y luego nos acercamos biológicamente» a un pariente del pollo, el urogallo pinnado (Tympanuchus cupido pinnatus), dice Walzem. Y una vez que la técnica de cultivo de células germinales se estabiliza en el urogallo pinnado, la estrategia se extendería a una subespecie extinta estrechamente relacionada del urogallo.
Entrar-o, mejor dicho, salir-de la gallina de brezo.
Habitando en los matorrales y llanuras de arena de la Costa Este de América del Norte, la gallina de brezo (T. cupido cupido) fue un gran urogallo y un alimento básico hasta mediados del siglo XIX. Tan común era el ave que el naturalista Thomas Nuttall informó en 1832 que » los sirvientes estipulaban con sus empleadores que no trajeran a la gallina de brezo a la mesa con más frecuencia que unas pocas veces a la semana.»
La caza excesiva, las enfermedades y otras presiones llevaron a una caída precipitada en el número de gallinas de salud. En 1870, solo quedaban poblaciones remanentes en las islas costeras, incluida la última parada de the heath hen en Martha’s Vineyard, donde el pájaro se convirtió en una especie de cause célèbre. Marcando un intento temprano de conservación, la Reserva de Gallinas de Brezo se estableció en 1908; aquí los entusiastas de las aves se reunieron cerca de hábitats de apareamiento llamados leks, o terrenos en auge, para presenciar las extravagantes danzas de cortejo de los machos. Los pájaros estampaban sus pies, extendían dos plumas en forma de cuerno justo por encima de grandes y coloridos sacos aéreos en sus cuellos, y enviaban una cascada de sonidos en auge. La última gallina de brezo, conocida por los lugareños como Booming Ben, fue vista en 1932.
Un interés mutuo en modificar los genomas de las aves le dio a Walzem una subvención de Revive & Restore para trabajar hacia la extinción de la especie. El primer paso en el intento de Walzem de traer de vuelta a la gallina de brezo fue establecer una población reproductiva de urogallo pinnado en Texas A&M. El urogallo pinnado tiene la misma morfología que su primo extinto más pequeño, y aunque ha desaparecido de gran parte de su área de distribución precolombina, todavía se puede encontrar en 10 estados. Después de una transferencia exitosa de un criador a su nuevo recinto en Texas A& M, una bandada de ocho aves produjo 66 huevos durante la última temporada de apareamiento en 2020.
El siguiente paso para «impulsar el proyecto, es conseguir condiciones en las que podamos cultivar células germinales primordiales de forma fiable», dice Walzem. Con ese fin, los PGC se extraen de embriones donantes de urogallos pinnados y se cultivan in vitro donde se pueden replicar. En este estado, los PGC son fácilmente accesibles para su manipulación, incluida la edición del genoma, que en el futuro podría introducir secuencias genéticas copiadas de especies extintas. A continuación, las células se inyectan en un embrión de pollo sustituto en desarrollo, donde migran a los órganos sexuales. Cuando la madre sustituta eclosiona y finalmente se reproduce, el espermatozoide y el óvulo de su descendencia albergan el genoma del embrión del urogallo donante, junto con cualquier modificación genética introducida por los científicos.
Los intentos iniciales de Walzem de propagar y expandir PGCs de urogallos pinnados cosechados de embriones no tuvieron éxito en dos tipos diferentes de medios.
«Podría haber cientos de moléculas que deban participar en la programación de una célula», explica Walzem. Para comprender los requisitos nutricionales de los PGC y desarrollar la mejor receta para apoyarlos in vitro, Walzem está lanzando una amplia red para experimentar con las condiciones de los medios disponibles. Está planeando emplear plataformas analíticas como la metabolómica y las matrices de citoquinas para comprender por qué las células germinales prosperan y se amplifican en algunos lotes de medios y no en otros.
Mediante el seguimiento de moléculas de señalización llamadas citoquinas, Walzem buscará indicaciones de las etapas de desarrollo de las células en los medios para determinar en qué punto continúan desarrollándose o estancándose. Junto con el perfil de metabolitos, las citocinas podrían identificar aún más los ingredientes necesarios para el medio PGC óptimo. O, por el contrario, lo que su equipo podría descubrir es lo que impide que las células germinales prosperen en los medios de comunicación en primer lugar. «Y ese puede ser el mayor paso adelante», para identificar y eliminar cualquier impedimento, dice Walzem.
Si el equipo de Texas A&M tiene éxito en el cultivo de células germinales de urogallos pinnados, el siguiente paso en la transmisión de la línea germinal es inyectar estas células en el torrente sanguíneo de un embrión de pollo huésped durante un período de tiempo preciso que permita que las células entren en el hogar y ocupen las gónadas del embrión, y luego se desarrollen normalmente como espermatozoides u óvulos.
Pero el embrión de pollo huésped también tiene sus propias células germinales, «y básicamente hay una pelea de perros entre los dueños» de la reproducción, dice Walzem. «Y uno tiene que imaginar que los PGC del beneficiario tienen una ventaja en el campo local.»
Por esa razón, la tasa de éxito de la transmisión de la línea germinal en pollos es de solo el 5-8 por ciento, dice Eszter Patakiné Várkonyi en un correo electrónico a The Scientist. Como miembro principal del Centro Nacional para la Biodiversidad y la Conservación de Genes, Instituto para la Conservación de Genes de Animales de Granja, en Hungría, ha centrado su trabajo en la preservación de razas de pollos raras, que son populares en pequeñas granjas en Hungría y son más resistentes a enfermedades y parásitos que las aves en la avicultura industrial. Para aumentar la tasa de transmisión de células germinales primordiales, Várkonyi sugiere el uso de embriones de pollo esterilizados químicamente: Sin células germinales nativas competidoras, el éxito de la transmisión de la línea germinal se dispara hasta el 99,5 por ciento. El uso de embriones de pollo esterilizados para alojar células germinales de urogallos pinnados es una táctica que Walzem está considerando.
Si esta maniobra de transmisión de células germinales cultivadas resulta exitosa, y el pollo de alquiler se reproduce con otro pollo que también lleva la línea germinal del urogallo, su descendencia será el urogallo pinnado.
Walzem planea continuar colaborando con sus colegas en el campo para identificar aún más las diferencias entre los genomas de gallina de brezo y de urogallo pinnado, un proceso ya avanzado por Revive & Restore a través de su financiación de la secuenciación del genoma del género de urogallo Tympanuchus. Cuando los genes específicos de la gallina de salud se identifican en suma, ella está buscando en el Instituto de Medicina Genómica de Texas A&M para unirse al esfuerzo y editar los genes correspondientes en las células germinales pinnadas del urogallo para conferir atributos a la gallina de salud.
Si lo que finalmente eclosiona en el laboratorio de Walzem realmente replica a la gallina de brezo, está por verse. La epigenética y el medio ambiente también desempeñarán un papel fundamental en su condicionamiento y supervivencia. Y para que cualquier esfuerzo de conservación se mantenga, los humanos deben ser mejores administradores del hábitat de las aves. Con este fin, Revive & Restore pretende mantener bandadas de quimeras y gallinas de cría sustitutas mientras reintroduce la especie en las llanuras de arena protegidas de las islas de Massachusetts para continuar el estudio. Si el esfuerzo para eliminar la extinción de la gallina de brezo llega a ese punto, tal hito podría estar a 10 años o más de distancia.
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