Pierwszy napęd genowy ssaków może wspomóc plan zwalczania rozległej Nowej Zelandii

Myszy fluorescencyjne, jak widać na zdjęciu archiwalnym.

Naukowcy współpracujący z amerykańską grupą zajmującą się ochroną przyrody twierdzą, że po raz pierwszy opracowali technologię wypaczania ewolucji, zwaną napędem genowym u ssaków, i mogą ją wykorzystać do wytępienia inwazyjnych gryzoni, które niszczą ptaki morskie na wyspach.

Technologia napędu genowego, do tej pory zademonstrowana tylko u owadów i drożdży, jest potężnym sposobem zniekształcania dziedziczenia DNA tak, że dzikie zwierzęta mogą być genetycznie modyfikowane podczas rozmnażania, w tym powodować załamanie populacji.

Teraz dwa zespoły naukowe – jeden w Australii i jeden w Teksasie – twierdzą, że zmodyfikowali genetycznie mysz domową, Mięsień myszy , dzięki czemu jego genom kryje również genetyczne niespodzianki, które mogą zostać uwolnione na dzikich populacjach. Zmodyfikowane gryzonie urodziły się w ciągu ostatnich dwóch miesięcy, a wyniki są nadal wstępne.

Wysiłki zmierzające do ustanowienia napędów genowych u ssaków są koordynowane przez: Ochrona wyspy , ciężko działająca grupa ochrony z siedzibą w Santa Cruz w Kalifornii, której specjalnością jest bombardowanie małych wysp trutką na szczury w celu ratowania zagrożonych ptaków morskich. Jej dewizą jest zapobieganie wymieraniu.

Ale trucizna nie działa w celu wytępienia gryzoni na większych lub gęsto zaludnionych wyspach. Właśnie dlatego grupa uważa, że ​​napędy genowe mogą być technologią transformacyjną, która pozwoli jej rozszerzyć kampanię na tysiące innych wysp, które, jak twierdzi, są zainfekowane. Szukaliśmy czegoś naprawdę nieszablonowego, mówi Karl Campbell, dyrektor programowy w organizacji non-profit, która planuje wydać około 7 milionów dolarów rocznie na przyspieszenie techniki w kierunku wstępnego testu na odległej wyspie otoczonej kilometrami oceanu. jeśli pozwalają na to władze.

Campbell mówi, że dążą do stworzenia myszy bez córek, które dzięki napędowi genowemu mogą mieć tylko męskie potomstwo. Efekt uprzedzeń ze względu na płeć zmniejszyłby populacje myszy na wyspie, prawdopodobnie do zera, gdyby okazał się skuteczny.

Myszy są wczesnym przebłyskiem idei zwanej konserwacją syntetyczną, w której inżynieria genetyczna jest postrzegana jako sposób na ożywienie wymarłych zwierząt, oferowanie uzupełnień genetycznych zagrożonych gatunków z płytkimi pulami genów lub wyeliminowanie inwazyjnych szkodników niszczących rodzime rośliny i zwierzęta.

A gryzonie są wysoko na liście wichrzycieli. Przywiezione przez wraki statków lub żeglarzy roją się nad oceanicznymi wyspami, zagrażając rodzimym ptakom morskim. Podczas gdy szczury są większym problemem, myszy również powodują spustoszenie. Na wyspach Pacyfiku sfilmowano myszy obgryzanie piskląt albatrosów , które są wobec nich bezbronne.

Plany grupy podzieliły jednak ekologów, z których niektórzy widzą diabelski układ w oszałamiającej nowej mocy modyfikowania natury. Ochrona oznacza troskę o świat przyrody, a nie przeprojektowywanie go, mówi Claire Hope Cummings , prawniczka zajmująca się ochroną środowiska, która twierdzi, że zrezygnowała z poparcia dla Island Conservation z powodu prac nad napędem genowym.

Nawet zwolennicy technologii napędu genowego twierdzą, że należy ją dokładnie przestudiować i ostrożnie wdrożyć, a także twierdzą, że może nie działać tak, jak reklamowano. W zeszłym roku amerykańskie akademie narodowe zaleciły powolne podejście, zauważając, że weryfikacja koncepcji w kilku laboratoriach nie wystarczy, aby wesprzeć decyzję o wypuszczeniu organizmów napędzanych genami do środowiska.

Ale trudno nie dostrzec potencjału. Nowa Zelandia, której nieloty od XIX wieku były najeżdżane przez gatunki przywiezione przez ludzi z Zachodu w tym roku ogłoszony planuje uwolnić się od drapieżników w ciągu 30 lat, eliminując setki milionów szczurów, oposów i łasic. Parlament kraju powiedział, że napędy genowe mogą być przełomem, który pozwoli im osiągnąć cel.

Brak zakazu blokad? To właśnie byśmy zrobili. To byłoby fenomenalne, mówi Campbell o usuwaniu inwazyjnych gatunków drapieżników z Nowej Zelandii. Potem, kiedy już przez to przeszliśmy, nie rozumiem, dlaczego mielibyście nie myśleć o obszarach kontynentalnych, takich jak slumsy lub ekosystemy, które również najechały szczury, mówi.

Bez córki myszy

Napęd genowy wywołany przez człowieka został po raz pierwszy zademonstrowany u muszek owocówek dopiero w 2015 roku. W ciągu kilku miesięcy koncepcja została rozszerzona na komary, a technologia jest już postrzegana jako wystarczająco obiecująca, by zdobyć 75 milionów dolarów od Billa Gatesa, którego fundatorem jest że gaszenie komarów może wyeliminować malarię z Afryki.

Było więc tylko kwestią czasu — okazało się, że niecałe dwa lata — zanim technika zostanie dostosowana do ssaków.

Dwie grupy naukowców koordynujące swoje prace z Island Conservation zgodziły się ujawnić zakres swojego postępu technicznego: Przegląd technologii MIT , powołując się na potrzebę opracowania potężnej technologii napędu genowego w otwartych, a nie za zamkniętymi drzwiami.

To idealny czas na omówienie zagrożeń związanych z technologią, mówi Paul Thomas , genetyk myszy na Uniwersytecie Adelaide w Australii Południowej. Nadal musimy sprawdzić, czy to w ogóle działa. I to nie tylko pokazanie, że działa, ale także to, jaka jest wydajna i stabilna.

Thomas mówi, że on i jego uczniowie stworzyli myszy napędzane genami za pomocą CRISPR, potężnej technologii edycji DNA. Aby to zrobić, Australijczycy przekształcili CRISPR w samolubny gen, który ma przenosić się na prawie całe potomstwo myszy, a nie tylko na połowę, jak można by się spodziewać. Aby śledzić jego rozprzestrzenianie się, dołączyli również białko fluorescencyjne, dzięki czemu myszy, które je odziedziczą, będą świecić na czerwono, gdy oświetlisz je czarnym światłem.

Podczas gdy krytycy martwią się możliwością, że organizm napędzany genami może uciec z laboratorium, Thomas mówi, że jego laboratorium podjęło środki ostrożności, aby zapobiec nieszczęśliwym wypadkom, w tym zaprojektowało funkcje bezpieczeństwa, aby napęd nie mógł jeszcze zostać przeniesiony na dzikie myszy. Kiedy rozmawiałem z nim w styczniu, Thomas powiedział, że zamierza rozpocząć hodowlę pierwszego zestawu zwierząt laboratoryjnych, aby ustalić, czy napęd działa zgodnie z przewidywaniami. Ten krok, przeniesiony na kilka pokoleń, potrwa kilka miesięcy.

Drugi zespół ma siedzibę na Texas A&M University i jest kierowany przez genetyka myszy David Threadgill , który twierdzi, że jego laboratorium opracowało bezcórkowe myszy pierwszej generacji. Niektóre są obecnie hodowane w celu ustalenia, czy cecha wyłącznie samców jest przekazywana przyszłym pokoleniom, jak się spodziewano.

Zamiast CRISPR laboratorium Threadgill zastosowało inną strategię, wykorzystując naturalnie występującą grupę genów zwaną t-kompleksem. Ten element genetyczny również rozprzestrzenia się samolubnie, uszkadzając plemniki, które go nie mają, i faworyzując te, które go mają, dzięki czemu w końcu zapładniają jaja i wytwarzają więcej mysich szczeniąt. Wersje kompleksu t są już obecne u wielu dzikich myszy.

Aby uczynić myszy bez córek, zespół Threadgilla wprowadził dodatkową modyfikację. Dołączyli do kompleksu t dodatkową kopię Sry, genu, który normalnie znajduje się na chromosomie Y i który określa, czy ssak okaże się być samcem. Jeśli napęd działa zgodnie z przeznaczeniem – coś, co powinno być jasne w ciągu kilku tygodni – więcej niż dziewięć na dziesięć młodych myszy może odziedziczyć Sry i mieć męskie narządy płciowe. Wypuszczone w wystarczająco dużej liczbie na wyspie, pozbawione córek gryzonie mogą, w ciągu kilku miesięcy do kilku lat, stworzyć populację myszy, czyli, że tak powiem, tylko Mickey, a nie Minnie. Wtedy myszy wyginęły.

Wyspa szczurów

Organizacja Island Conservation została utworzona w latach 90. XX wieku, a jej wczesne wyczyny polegające na usuwaniu kotów, kóz, a nawet zdziczałych osłów z Baja California są opisane w Wyspa szczurów , obszerny opis globalnych wysiłków na rzecz oczyszczenia wysp, które do tej pory wytępiły gryzonie z 500 wysp.

Wadą jest to, że grupy konserwatorskie polegały na brodifakum, toksynie, która podobno jest 100 razy silniejsza niż warfaryna trucizny na szczury. Gryzonie wykrwawiają się na śmierć po zjedzeniu. Tak samo łyse orły i mewy, które nie mają szczęścia, by pożreć zatrutą zdobycz.

W teorii napęd genowy jest idealnym rozwiązaniem. Dotknęłoby tylko jednego gatunku i jest całkowicie bezbolesne. Jednak niektórzy naukowcy ostrzegają, że technologia może nigdy nie działać zgodnie z planem. Rozpieszczone myszy laboratoryjne umieszczone na wyspie byłyby pierwszymi, które zostałyby złapane przez drapieżnika. A kobiety mogą być w stanie wywęszyć napęd genowy, unikając niektórych samców, a nawet rozwinąć na niego odporność. Myślę, że w rzeczywistości jest wiele rzeczy, które mogą pójść nie tak, mówi Neil Gemmell , naukowiec z Uniwersytetu Otago w Nowej Zelandii. Jeśli myślisz, że zamierzasz po prostu uwolnić rzeczy, a one zamierzają wykorzenić za ciebie, to wielki błąd.

Organizacja Island Conservation, która początkowo stwierdziła, że ​​planuje przeprowadzić test offshore do 2020 roku, odstąpiła od tej prognozy, powołując się na otwarte pytania techniczne i regulacyjne.

Nie oznacza to, że Gemmell nie jest zainteresowany. W 2016 roku rząd Nowej Zelandii oficjalnie rozpoczął działalność Bez drapieżników 2050 — jego ambitny plan zabicia każdego szczura, oposa i łasicy na jego terytorium o powierzchni 103 483 mil kwadratowych. Dokumenty programowe nazywają gen napędzają realistyczną perspektywę, a Gemmell jest częścią komitetu analizującego opcje.

Użycie ataku genetycznego wraz z trucizną i pułapkami to prawdopodobnie jedyny sposób na zapewnienie, że eradykacja przebiegnie tanio i szybko, mówi Gemmell, ale przeszkody wydają się zniechęcające. Nawet jeśli napędy działają u myszy, nikt nigdy wcześniej nie genetycznie modyfikował oposa lub łasicy. A jak wyglądałby ośrodek hodowlany, który byłby w stanie wyprodukować tysiące GM oposów tygodniowo? Co więcej, ponieważ oposy rozmnażają się tylko raz w roku, może minąć wiele lat lub dziesięcioleci, zanim napęd genowy wywoła swój śmiertelny efekt.

Wykorzystanie napędów genowych nie będzie w stanie ruszyć do przodu bez szerokiego poparcia społecznego. A to może być trudne do wygrania, biorąc pod uwagę, jak już dzielą ekolodzy. Niektóre grupy, takie jak Friends of the Earth, są głęboko podejrzliwe w stosunku do jakiejkolwiek inżynierii genetycznej, a geny wywołania prowadzą do fałszywego rozwiązania prawdziwego problemu utraty bioróżnorodności.

Cummings, prawniczka zajmująca się ochroną środowiska, która jest również autorką książki krytycznej wobec GMO, mówi, że jest również zaniepokojona planami atakowania samic myszy. Wszystko bez córki jest problemem, mówi. Na całą koncepcję „wyeliminować kobietę” trzeba spojrzeć filozoficznie i etycznie. Cummings, która wysłuchała argumentów Island Conservation, mówi, że doszła do wniosku, że ratowanie ptaków morskich przed szczurami jest wykorzystywane do wybielania tej technologii, zapewnienia jej moralnej osłony, podczas gdy może to być najniebezpieczniejsza broń biologiczna na świecie.

Obie strony debatowały kilka razy w zeszłym roku, ostatnio w grudniu, na spotkaniu w Cancun Konwencji ONZ o różnorodności biologicznej, gdzie aktywiści, w tym Friends of the Earth i ETC Group, zebrali około 170 grup społeczeństwa obywatelskiego, wzywając do moratorium na napędy genowe. List podpisane przez luminarzy, w tym prymatolog Jane Goodall, ostrzegały, że geny ludobójcze mogą mieć konsekwencje przekraczające nasze zrozumienie.

Wysiłki zmierzające do wymuszenia zakazu nie powiodły się.

ukryć