Gene editing can now change an entire species -- forever | Jennifer Kahn

Traductor: Claudia Tarr Revisor: Lidia Cámara de la Fuente

So this is a talk about gene drives,

Esta es una charla sobre la deriva genética,

but I'm going to start by telling you a brief story.

pero comenzaré por contarles una historia breve.

20 years ago, a biologist named Anthony James

Hace 20 años, un biólogo llamado Anthony James

got obsessed with the idea of making mosquitos

se obsesionó con la idea de crear mosquitos

that didn't transmit malaria.

que no transmitieran la malaria.

It was a great idea, and pretty much a complete failure.

Era una gran idea, y básicamente un fracaso total.

For one thing, it turned out to be really hard

Por un lado, resultó ser muy difícil

to make a malaria-resistant mosquito.

crear mosquitos resistentes a la malaria.

James managed it, finally, just a few years ago,

James lo consiguió, finalmente, justo hace algunos años,

by adding some genes that make it impossible

agregando algunos genes que evitan

for the malaria parasite to survive inside the mosquito.

que el parásito de la malaria sobreviva dentro del mosquito.

But that just created another problem.

Pero eso solo generó otro problema.

Now that you've got a malaria-resistant mosquito,

Cuando tienes un mosquito resistente a la malaria,

how do you get it to replace all the malaria-carrying mosquitos?

¿cómo haces para que ese reemplace a todos los mosquitos portadores de malaria?

There are a couple options,

Hay un par de opciones,

but plan A was basically to breed up

pero plan A era básicamente el criar

a bunch of the new genetically-engineered mosquitos

un grupo de mosquitos nuevos creados genéticamente

release them into the wild

soltarlos a la naturaleza

and hope that they pass on their genes.

y tener la esperanza de que transmitieran sus genes.

The problem was that you'd have to release

El problema era que tendríamos que soltar

literally 10 times the number of native mosquitos to work.

literalmente 10 veces más que el número de mosquitos nativos para que funcione.

So in a village with 10,000 mosquitos,

En una villa con 10 000 mosquitos,

you release an extra 100,000.

liberas 100 000 extra.

As you might guess,

Como pueden adivinar,

this was not a very popular strategy with the villagers.

esta no era una estrategia muy popular entre los habitantes.

(Laughter)

(Risas)

Then, last January, Anthony James got an email

En enero pasado, Anthony James recibió un correo

from a biologist named Ethan Bier.

de un biólogo llamado Ethan Bier.

Bier said that he and his grad student Valentino Gantz

Bier decía que él y su estudiante Valentino Gantz

had stumbled on a tool that could not only guarantee

se habían topado con una técnica que podía, no sólo garantizar

that a particular genetic trait would be inherited,

que un rasgo genético particular sería heredado,

but that it would spread incredibly quickly.

sino que se esparciría increíblemente rápido.

If they were right, it would basically solve the problem

Si tenían razón, básicamente resolvería el problema

that he and James had been working on for 20 years.

en el que James había trabajado por 20 años.

As a test, they engineered two mosquitos to carry the anti-malaria gene

Como una prueba, crearon dos mosquitos para llevar el gen antimalaria

and also this new tool, a gene drive,

y también esta nueva técnica, una deriva genética, que explicaré en un minuto.

which I'll explain in a minute.

Finally, they set it up so that any mosquitos

Después, lo establecieron para que cualquier mosquito

that had inherited the anti-malaria gene

que hubiera heredado el gen antimalaria

wouldn't have the usual white eyes, but would instead have red eyes.

no tuviera los ojos blancos normales, sino ojos rojos.

That was pretty much just for convenience

Eso era más que nada por conveniencia

so they could tell just at a glance which was which.

para que pudieran decir con un solo vistazo cuál era cuál.

So they took their two anti-malarial, red-eyed mosquitos

Pusieron sus dos mosquitos de ojos rojos, antimalaria,

and put them in a box with 30 ordinary white-eyed ones,

en una caja con 30 mosquitos ordinarios de ojos blancos,

and let them breed.

y dejaron que se cruzaran.

In two generations, those had produced 3,800 grandchildren.

En dos generaciones, aquellos habían tenido 3800 nietos.

That is not the surprising part.

Eso no es lo sorprendente.

This is the surprising part:

Esto es lo sorprendente:

given that you started with just two red-eyed mosquitos

dado que se comenzó con solo dos mosquitos de ojos rojos

and 30 white-eyed ones,

y 30 de ojos blancos,

you expect mostly white-eyed descendants.

esperaríamos la mayoría de descendientes de ojos blancos.

Instead, when James opened the box,

En su lugar, cuando James abrió la caja,

all 3,800 mosquitos had red eyes.

todos los 3800 mosquitos tenían ojos rojos.

When I asked Ethan Bier about this moment,

Cuando le pregunté a Ethan Bier acerca de esto, se emocionó tanto

he became so excited that he was literally shouting into the phone.

que literalmente gritaba en el teléfono.

That's because getting only red-eyed mosquitos

Porque tener solo mosquitos de ojos rojos

rompe la regla que es la piedra angular absoluta de la biología,

violates a rule that is the absolute cornerstone of biology,

Mendelian genetics.

la genética Mendeliana.

I'll keep this quick,

Explicaré brevemente,

esta nos dice que cuando un macho y una hembra se cruzan,

but Mendelian genetics says when a male and a female mate,

their baby inherits half of its DNA from each parent.

su bebé hereda la mitad del ADN de cada uno.

So if our original mosquito was aa and our new mosquito is aB,

Si nuestro mosquito original era aa y nuestro mosquito nuevo es aB,

where B is the anti-malarial gene,

donde B es el gen antimalaria,

los bebés deberían salir en cuatro combinaciones:

the babies should come out in four permutations:

aa, aB, aa, Ba.

aa, aB, aa, Ba.

Instead, with the new gene drive,

En lugar, con la nueva deriva genética,

they all came out aB.

todos salieron aB.

Biologically, that shouldn't even be possible.

Biológicamente, no debería ser posible.

So what happened?

Entonces, ¿qué pasó?

The first thing that happened

Lo primero que pasó

was the arrival of a gene-editing tool known as CRISPR in 2012.

fue la llegada de la técnica de edición de genes conocida como CRISPR en 2012.

Many of you have probably heard about CRISPR,

Quizá habrán escuchado ya hablar de CRISPR,

so I'll just say briefly that CRISPR is a tool that allows researchers

les diré brevemente que es un sistema que permite a los investigadores

to edit genes very precisely, easily and quickly.

editar genes de manera precisa, fácil y rápidamente.

It does this by harnessing a mechanism that already existed in bacteria.

Esto lo hace aprovechando un mecanismo que ya existe en la bacteria.

Basically, there's a protein that acts like a scissors

Básicamente, hay una proteína que actúa como una tijera, cortando el ADN,

and cuts the DNA,

y hay una molécula ARN que dirige la tijera a cualquier punto del genoma.

and there's an RNA molecule that directs the scissors

to any point on the genome you want.

The result is basically a word processor for genes.

El resultado es básicamente un procesador de palabras para genes.

You can take an entire gene out, put one in,

Puedes sacar un gen completo, meter uno,

or even edit just a single letter within a gene.

o hasta editar una sola letra dentro de un gen.

And you can do it in nearly any species.

Se puede hacer en casi todas las especies.

OK, remember how I said that gene drives originally had two problems?

¿Recuerdan que dije que la deriva genética tenía originalmente 2 problemas?

The first was that it was hard to engineer a mosquito

El primero era que era difícil modificar un mosquito

to be malaria-resistant.

que fuera resistente a la malaria.

That's basically gone now, thanks to CRISPR.

Eso ya se resolvió gracias a CRISPR.

But the other problem was logistical.

Pero el otro problema era logístico.

How do you get your trait to spread?

¿Cómo hacer para que el rasgo se propague?

This is where it gets clever.

Aquí es donde se vuelve ingenioso.

A couple years ago, a biologist at Harvard named Kevin Esvelt

Hace un par de años, un biólogo de Harvard llamado Kevin Esvelt

wondered what would happen

se preguntaba qué pasaría si CRISPR insertara

if you made it so that CRISPR inserted not only your new gene

no solo tu nuevo gen,

but also the machinery that does the cutting and pasting.

pero también la maquinaria que hace el corte y el pegado.

In other words, what if CRISPR also copied and pasted itself.

En otras palabras, ¿y si el mismo CRISPR se copiara y pegara a sí mismo?

You'd end up with a perpetual motion machine for gene editing.

Se logra una máquina de movimiento perpetuo para editar genes.

And that's exactly what happened.

Y eso fue exactamente lo que pasó.

This CRISPR gene drive that Esvelt created

La deriva genética CRISPR que Esvelt creó

not only guarantees that a trait will get passed on,

no solo garantiza que un rasgo sea transferido,

but if it's used in the germline cells,

sino que si se usa en las células de línea germinal,

it will automatically copy and paste your new gene

automáticamente copiará y pegará su nuevo gen

into both chromosomes of every single individual.

dentro de ambos cromosomas de cada individuo.

It's like a global search and replace,

Es como una búsqueda y reemplazo global,

or in science terms, it makes a heterozygous trait homozygous.

o en términos científicos, convierte un rasgo heterocigota en homocigota.

So, what does this mean?

¿Qué significa esto?

For one thing, it means we have a very powerful,

Por una parte, significa que tenemos una herramienta nueva,

but also somewhat alarming new tool.

muy poderosa y algo alarmante.

Up until now, the fact that gene drives didn't work very well

Hasta ahora, el hecho que la deriva genética no funcionó muy bien

was actually kind of a relief.

fue en realidad un alivio.

Normally when we mess around with an organism's genes,

Normalmente cuando intervenimos con los genes de un organismo,

we make that thing less evolutionarily fit.

lo hacemos menos preparado para evolucionar.

So biologists can make all the mutant fruit flies they want

Los biólogos pueden hacer las moscas de fruta mutantes que deseen sin problema.

without worrying about it.

If some escape, natural selection just takes care of them.

Si algunas escapan, la selección natural se encarga de ellas.

What's remarkable and powerful and frightening about gene drives

Lo que es notable y poderoso y aterrador acerca de la deriva genética

is that that will no longer be true.

es que eso ya no será verdad.

Assuming that your trait does not have a big evolutionary handicap,

Si asumimos que el rasgo no tiene una gran desventaja evolutiva,

like a mosquito that can't fly,

como un mosquito que no puede volar,

the CRISPR-based gene drive will spread the change relentlessly

la deriva genética basada en el CRISPR difundirá el cambio incansablemente

until it is in every single individual in the population.

hasta que está en cada individuo de la población.

Now, it isn't easy to make a gene drive that works that well,

No es fácil hacer una deriva genética que funcione bien,

pero James y Esvelt creen que sí podemos.

but James and Esvelt think that we can.

The good news is that this opens the door to some remarkable things.

La buena noticia es que esto abre la puerta a cosas extraordinarias.

If you put an anti-malarial gene drive

Si pones una deriva genética anti-malaria en solo el 1% de mosquitos Anopheles,

in just 1 percent of Anopheles mosquitoes,

the species that transmits malaria,

la especie que transmite la malaria,

researchers estimate that it would spread to the entire population in a year.

los científicos estiman que se extendería a toda la población en un año.

So in a year, you could virtually eliminate malaria.

En un año, se podría virtualmente eliminar la malaria.

In practice, we're still a few years out from being able to do that,

En práctica, estamos todavía a algunos años de poder hacerlo,

pero aún así, 1000 niños mueren por malaria al día.

but still, a 1,000 children a day die of malaria.

In a year, that number could be almost zero.

En un año, ese número podría ser casi cero.

The same goes for dengue fever, chikungunya, yellow fever.

Lo mismo se puede decir del dengue, el chikungunya, la fiebre amarilla.

And it gets better.

Y se pone mejor.

Digamos que queremos deshacernos de una especie invasora,

Say you want to get rid of an invasive species,

like get Asian carp out of the Great Lakes.

como sacar la carpa asiática de los Grandes Lagos.

All you have to do is release a gene drive

Sólo hay que liberar una deriva genética

that makes the fish produce only male offspring.

que hace que el pez produzca solo crías macho.

In a few generations, there'll be no females left, no more carp.

En pocas generaciones, no va a haber más hembras, no más carpa.

In theory, this means we could restore hundreds of native species

Esto significa que podríamos recuperar cientos de especies nativas

that have been pushed to the brink.

que han sido llevadas al límite.

OK, that's the good news,

Esa es la buena noticia,

this is the bad news.

esta es la mala noticia.

Gene drives are so effective

La deriva genética es tan efectiva

that even an accidental release could change an entire species,

que hasta una liberación accidental podría cambiar una especie completa,

and often very quickly.

y a veces muy rápidamente.

Anthony James took good precautions.

Anthony James tomó buenas precauciones.

He bred his mosquitos in a bio-containment lab

Crió sus mosquitos en un laboratorio biocontenedor

and he also used a species that's not native to the US

y utilizó una especie no nativa de EE.UU.

so that even if some did escape,

para que aún si se escapaban,

they'd just die off, there'd be nothing for them to mate with.

simplemente morirían, no habría otras para cruzarse.

But it's also true that if a dozen Asian carp with the all-male gene drive

Pero también es cierto

que si una docena de carpas asiáticas con la deriva genética macho

accidentally got carried from the Great Lakes back to Asia,

se regresara accidentalmente de los Grandes Lagos a Asia,

they could potentially wipe out the native Asian carp population.

podrían eliminar potencialmente la población de carpa asiática nativa.

And that's not so unlikely, given how connected our world is.

Y eso es probable, dado lo conectado que está nuestro mundo.

In fact, it's why we have an invasive species problem.

De hecho, es por lo que tenemos un problema de especies invasoras.

And that's fish.

Y eso es pescado.

Things like mosquitos and fruit flies,

A los mosquitos y moscas de fruta,

no existe, literalmente, forma de contenerlos.

there's literally no way to contain them.

Cruzan fronteras y océanos todo el tiempo.

They cross borders and oceans all the time.

OK, the other piece of bad news

Ok, la otra mala noticia

is that a gene drive might not stay confined

es que la deriva genética podría no estar limitada

to what we call the target species.

a lo que llamamos especie meta

That's because of gene flow,

Esto es debido a la fluidez del gen,

which is a fancy way of saying that neighboring species

que es una manera de decir que las especies vecinas

sometimes interbreed.

a veces se cruzan entre sí.

If that happens, it's possible a gene drive could cross over,

Si eso pasa, es posible que una deriva genética pueda cruzar,

como la carpa asiática podría infectar otro tipo de carpa.

like Asian carp could infect some other kind of carp.

That's not so bad if your drive just promotes a trait, like eye color.

Eso no es tan malo si la sólo promueve un rasgo, como el color de ojos.

In fact, there's a decent chance that we'll see

De hecho, existe la posibilidad que veamos

a wave of very weird fruit flies in the near future.

una ola de moscas de la fruta muy raras en un futuro cercano.

But it could be a disaster

Pero podría ser un desastre

if your drive is deigned to eliminate the species entirely.

si la deriva está hecha para eliminar la especie completamente.

The last worrisome thing is that the technology to do this,

La última preocupación es que la tecnología para hacer esto,

to genetically engineer an organism and include a gene drive,

el crear genéticamente un organismo e incluir una deriva genética,

is something that basically any lab in the world can do.

es algo que básicamente cualquier laboratorio en el mundo puede hacer.

An undergraduate can do it.

Un estudiante lo puede hacer.

A talented high schooler with some equipment can do it.

Un estudiante de secundaria con talento y algo de equipo puede hacerlo.

Now, I'm guessing that this sounds terrifying.

Ahora, creo que esto suena terrorífico.

(Laughter)

(Risas)

Interestingly though, nearly every scientist I talk to

Lo que es interesante, es que casi cada científico con que hablo

seemed to think that gene drives were not actually that frightening or dangerous.

pareciera pensar que las derivas genética no son tan espeluznantes o peligrosas.

Partly because they believe that scientists will be

En parte porque creen que los científicos van a ser

muy cautelosos y responsables al usarlas.

very cautious and responsible about using them.

(Risas)

(Laughter)

So far, that's been true.

Hasta ahora, esto ha sido cierto.

But gene drives also have some actual limitations.

Pero las derivas genéticas también tienen algunas limitaciones.

So for one thing, they work only in sexually reproducing species.

Por una parte, trabajan solo en especies que se reproducen sexualmente.

So thank goodness, they can't be used to engineer viruses or bacteria.

Gracias a Dios, no puede usarse para crear virus o bacteria.

Also, the trait spreads only with each successive generation.

También, la tendencia se esparce solo con cada generación sucesiva.

So changing or eliminating a population

Cambiar o eliminar una población

is practical only if that species has a fast reproductive cycle,

es práctico solo si esa especia tiene un ciclo reproductivo rápido,

like insects or maybe small vertebrates like mice or fish.

como los insectos o quizá vertebrados pequeños como ratones o peces.

In elephants or people, it would take centuries

En los elefantes o en la gente, tomaría siglos

for a trait to spread widely enough to matter.

para difundir extensamente una rasgo lo suficiente para que importe.

Also, even with CRISPR, it's not that easy to engineer a truly devastating trait.

También, aún con CRISPR, no es tan fácil crear un rasgo verdaderamente devastador.

Digamos que queremos hacer una mosca de fruta

Say you wanted to make a fruit fly

that feeds on ordinary fruit instead of rotting fruit,

que come de fruta ordinaria y no fruta podrida,

with the aim of sabotaging American agriculture.

con el objetivo de sabotear la agricultura americana.

First, you'd have to figure out

Primero, tendríamos que descubrir

which genes control what the fly wants to eat,

qué genes controlan lo que las moscas quieren comer,

which is already a very long and complicated project.

lo cual ya es un proyecto muy largo y complicado.

Then you'd have to alter those genes to change the fly's behavior

Después, tendríamos que alterar los genes para cambiar la conducta de la mosca

to whatever you'd want it to be,

como la queremos,

which is an even longer and more complicated project.

lo cual es un proyecto aún más largo y complicado.

And it might not even work,

Y quizá no funcione, porque los genes que controlan la conducta son complicados.

because the genes that control behavior are complex.

Si eres un terrorista y tienes que elegir entre un programa riguroso

So if you're a terrorist and have to choose

between starting a grueling basic research program

de investigación básico que requiere años de trabajo meticuloso

that will require years of meticulous lab work and still might not pan out,

y quizá no va a resultar,

o simplemente hacer estallar algo. Probablemente, elegirían lo último.

or just blowing stuff up?

You'll probably choose the later.

This is especially true because at least in theory,

Esto es particularmente cierto porque, al menos en teoría,

it should be pretty easy to build what's called a reversal drive.

debe de ser fácil construir lo que llamamos deriva de cambio.

That's one that basically overwrites the change made by the first gene drive.

Esta, básicamente sobreescribe el cambio hecho por la primera deriva genética.

So if you don't like the effects of a change,

Si no te gustan los efectos de un cambio,

you can just release a second drive that will cancel it out,

se puede liberar una segunda deriva que la cancela,

at least in theory.

al menos en teoría.

OK, so where does this leave us?

¿A qué nos lleva esto?

We now have the ability to change entire species at will.

Tenemos ahora la facultad de cambiar especies completas a voluntad.

Should we?

¿Deberíamos hacerlo?

Are we gods now?

¿Somos dioses?

I'm not sure I'd say that.

No lo diría a ciencia cierta.

But I would say this:

Pero si diría esto:

first, some very smart people

Para empezar, personas muy inteligentes

are even now debating how to regulate gene drives.

están ahora debatiendo cómo regular las derivas genéticas.

At the same time, some other very smart people

Al mismo tiempo, otras personas muy inteligentes

are working hard to create safeguards,

están trabajando fuerte para crear salvaguardas,

like gene drives that self-regulate or peter out after a few generations.

como derivas genéticas que se autoregulan o se apagan después de generaciones.

That's great.

Es genial.

But this technology still requires a conversation.

Pero esta tecnología todavía requiere una conversación.

And given the nature of gene drives,

Y dada la naturaleza de la deriva genética, la conversación debe ser global.

that conversation has to be global.

What if Kenya wants to use a drive but Tanzania doesn't?

¿Qué pasa si Kenia quiere usar una deriva pero Tanzania no?

Who decides whether to release a gene drive that can fly?

¿Quién decide si liberar una deriva genética que puede volar?

I don't have the answer to that question.

No tengo la respuesta a esa pregunta.

All we can do going forward, I think,

Lo que podemos hacer más adelante, creo,

is talk honestly about the risks and benefits

es hablar honestamente acerca de los riesgos y beneficios

and take responsibility for our choices.

y tomar responsabilidad por nuestras decisiones.

By that I mean, not just the choice to use a gene drive,

Lo que quiero decir, no solo la decisión de usar una deriva genética,

but also the choice not to use one.

pero también la decisión de no usarla.

Los humanos tienen la tendencia a asumir que la opción más segura

Humans have a tendency to assume that the safest option

is to preserve the status quo.

es preservar el estatus quo.

But that's not always the case.

Pero no siempre es el caso.

Gene drives have risks, and those need to be discussed,

La deriva genética tiene riesgos, y deben de discutirse,

but malaria exists now and kills 1,000 people a day.

pero la malaria existe ahora y mata 1000 personas al día.

To combat it, we spray pesticides that do grave damage to other species,

Para combatirla, rociamos insecticidas que causan daños graves a otras especies,

including amphibians and birds.

incluyendo anfibios y aves.

So when you hear about gene drives in the coming months,

Cuando escuchen sobre la deriva genética en los próximos meses,

and trust me, you will be hearing about them,

y créanme, van a escucharlo,

remember that.

recuerden esto.

It can be frightening to act,

El actuar, puede ser aterrador,

but sometimes, not acting is worse.

pero a veces, no actuar es peor.

(Applause)

(Aplausos)