9 цоол генетских алата који могу спасити биолошку разноликост

Клонирање би могло пружити наду за критично угрожене сјеверне бијеле носороге. Слика: РЕУТЕРС / Цхристиан Хартманн

Нисхан Дегнараин Национални савет за океане владе Маурицијуса

Риан Пхелан суоснивач и извршни директор, Ревиве & Ресторе

Тхомас Малонеи, директор за заштиту природе, оживљавање и рестаурацију

Овај је чланак дио годишњег састанка Свјетског економског форума

Суочени смо са глобалном кризом биолошке разноликости. Десетине хиљада животињских врста сваке године изумиру, процењују научници. Скоро половина светске биолошке разноликости је нестала од 1970-их, према индексу Ливинг Планет.

Ови забрињавајући трендови не показују знакове успоравања. Заиста, популација и економски раст, раширено уништавање станишта, инвазивне врсте, болести дивљих животиња и климатске промене повећавају притисак.

Слика: Оживи и обнови

Да бисмо сачували биодиверзитет наше планете, потребни су нам нови иновативни приступи. Срећом, брзи напредак биотехнологије очекује четврту индустријску револуцију. Нови генетски и биотехнолошки алати већ се користе у медицини и пољопривредним системима, посебно у усевима и домаћим животињама. Биотехнологија напредује још бржом брзином од Мооре-овог закона, који је имао могућност да се микрочипи двоструко повећају сваке две године, док су трошкови опали за половину.

Као што показује Царлсон-ова крива, цена секвенцирања генома пала је са 100 милиона долара 2001. године на испод 1000 долара данас. Сада смо у стању не само да брже читамо биолошки код, већ да га пишемо и дизајнирамо на нове начине.

Ево девет нових или нових биотехнологија које би могле помоћи очувању природе.

1. Биобанкинг и крио-очување

Биобанке чувају биолошке узорке за истраживање и као резервни ресурс за очување генетске разноликости. Примјери укључују замрзнути зоолошки врт Сан Диего, пројекте Фрозен Арк и бројне семенске банке. Узорци дају ткива, ћелијске линије и генетске информације које могу бити основа за обнављање и опоравак угрожених дивљих животиња. Да би се ово омогућило мора се вршити континуирано прикупљање биолошких узорака од врста које се суочавају са изумирањем.

2. Древни ДНК

Древна ДНК (аДНА) је ДНК која је извађена из музејских узорака или археолошких налазишта старих више хиљада година. ДНК се разграђује брзо, тако да већина аДНА долази из узорака млађих од 50 000 година и из хладне климе. Најстарији примерак забележен повратном ДНК је коњ откопан из смрзнуте земље у Јукону, Канада. Датиран је између 560.000 и 780.000 година.

У сврху очувања, аДНА може дати увид у еволуцију и популацијску генетику и открити штетне мутације које су се развиле током времена. Такође нам може омогућити да обновимо вредне „изумрле алеле“, да вратимо потпуну генетску разноликост врстама које су генетски исцрпљене од стране мале или фрагментиране популације. Постоји чак и могућност враћања изумрлих врста у живот и старе еколошке улоге у дивљини.

(ПС. Извините, нема диносауруса. „Не можете клонирати из камена.“)

3. Секвенце генома

Секвенцирање генома велике пропусности ствара референтни геном који може пружити темељ за генетско разумевање врста и може послужити као градивни блок за генетички инжењеринг у будућности. Неколико иницијатива фокусирано је на секвенцирање живота на Земљи, стварајући непревазиђен ресурс за снимање генетске разноликости живота. Геноме 10К, Фисх-Т1К (транскрипти 1.000 риба) и Птичији генски пројекат су запажени примери.

Алат за брзо секвенцирање, са нижим покривањем од референтног генома, може се користити за проучавање популација економично. Они могу пружити увид за планирање заштите, побољшати рибарство и регулацију дивљих животиња и побољшати резултате обнове.

Напредно секвенцирање генома омогућава истраживачима да идентификују генетске маркере који преносе отпорност на болест или друге елементе адаптивне кондиције.

4. Биоинформатика

Биоинформатика - спајање обраде података, великих података, вјештачке интелигенције и биологије - доноси нове перспективе у настојањима очувања. Омогућује геномику, протеомику и транскриптомију - науку о геномима, протеинима и РНА транскриптима. Повећавање рачунарске снаге омогућава бржу анализу генетских прекурсора за прилагођавање, отпорност на промјене животне средине и сродност дивљих врста.

Слика: Оживи и обнови

5. Уређивање генома

Напредак као што је ЦРИСПР у последњих пет година учинио је уређивање генома много прецизнијим и доступнијим. Менаџери дивљих животиња сада имају циљани начин да активирају отпорност на болест која може бити неактивна. Такође је могуће „уклопити“ генетске особине друге врсте, што омогућава отпорност на нове болести. Штавише, уређивање генома могло би убрзати развој крхких и угрожених система коралног гребена, чинећи их отпорнијим на топлије и киселије оцеане.

6. Гене погон

Инвазија туђих врста штеточина, попут глодара, дивљих свиња и инсеката, представља значајну глобалну претњу биодиверзитету, посебно на малим острвима богатим биолошком разноликошћу. Традиционални приступи искорењивању таквих врста обично укључују снажне биоциде који могу имати штетне ефекте ван циља. Нови генетски алати могу помоћи.

Погон гена је процес којим се одређени ген или варијанта гена наслеђује на високој фреквенцији. На пример, да би се решио проблем инвазивних глодара, генски нагон могао би се применити да се измени полни однос острвске популације пацова тако да постану сви мужјаци и не успеју да се размножавају. Напредак у овој технологији може омогућити да такве особине буду подесиве, регионалне и реверзибилне.

Технологија покрета гена могла би искоријенити болест. Изгледа да је могуће елиминисати способност комараца за преношење људских болести попут маларије, зика и грознице денге, као и болести дивљих животиња као што је маларија птица.

Ако се одговорно примењују, генски погони представљају ново потенцијално трансформативно средство. Међутим, велика наследност погона чини примену контроверзне примене технологије погона гена на терену. Срећом ради очувања, у развоју је неколико различитих врста генског нагона који користе различите методологије за избегавање ширења погона преко циљне популације.

7. Напредне репродуктивне технологије

Геномика, напредне репродуктивне технике и клонирање постају широко примењени у сектору сточарства, посебно у производњи бикова за сточарство и врхунским коњичким спорташима у полоту и сховјумпингу. Када постоје криосервирана ткива, клонирање може донети нову генетску разноликост критично угроженим врстама, као и онима које су претрпеле уско грло у популацији. Клонирање пружа нову наду за неколико врста сисара, укључујући и црнокосог дивота у Северној Америци, букарда у Европи и северног белог носорога у Африци.

8. Дволанчана РНА

Глобална трговина и путовања нехотице уводе гљивичне болести у пејзаже и врсте којима недостаје развијена одбрана. Нове геномске технологије пружају низ потенцијалних алата за преношење отпорности на болест и смањење вируленције инфекције. Конкретно, кратке, дволанчане РНК (дсРНА) настају као моћно средство за управљање болешћу.

Било је значајних комерцијалних улагања за развој ове технологије за контролу разних гљивичних болести које прете пољопривредној производњи. дсРНА нуде ефикасан, еколошки прихватљив начин за контролу специфичних патогених врста са малим ефектима ван циља. Популација шишмиша у Северној Америци срушила се због гљивичног патогена познатог као синдром белог носа. Ова технологија могла би омогућити овим шишмишима да преживе и опораве.

9. Синтетичке алтернативе производима за дивљину

Прекомерна употреба природних производа за биомедицинску и потрошачку употребу и даље изазива или прети изумирање. Синтетска биологија нуди нове производне методе како би се заменио захтев за производима дивљине. На пример, ракови подкве, који се беру и узимају за јединствени протеин који се користи у безбедносном тестирању лекова и вакцина, могу се заменити синтетичком алтернативом.

Слика: Оживи и обнови

Биодиверзитет у четвртој индустријској револуцији

Ново јавно-приватно партнерство, које користи иновације у приватном сектору, управљање јавним сектором и више нових технологија могло би помоћи модернизацији пакета за очување биолошке разноликости. Пажња се такође мора усредсредити на легитимитет биотехнологије за очување и развијање консензуса око његове употребе.

С правим генетским алатима и партнерством можда ћемо моћи преокренути изумирање.

Оригинално објављено на ввв.вефорум.орг.