Технологии редактирования генов, такие как те, что используются в сельском хозяйстве и проектах по возвращению вымерших видов, могут быть применены для решения задачи восстановления генетического разнообразия и спасения исчезающих видов.
В статье, опубликованной в журнале Nature Reviews Biodiversity, группа международных учёных рассматривает перспективы, проблемы и этические аспекты генной инженерии и предлагает подход к её применению в сохранении биоразнообразия.
Авторы утверждают, что редактирование генов может восстановить утраченное генетическое разнообразие у видов, находящихся под угрозой исчезновения, используя исторические образцы, такие как ДНК из музейных коллекций, биобанков и родственных видов.
Междисциплинарная команда специалистов по сохранению генетических ресурсов и биотехнологов под руководством профессора Кока ван Остерхута из Университета Восточной Англии (UEA) и доктора Стивена Тёрнера из компании Colossal Biosciences, в сотрудничестве с Фондом Colossal, Институтом сохранения и экологии Даррелла (Университет Кента), Институтом Глоуб (Университет Копенгагена), Фондом дикой природы Маврикия (MWF), Национальной службой парков и охраны природы Маврикия (NPCS) и Фондом охраны дикой природы Даррелла, исследует возможности применения генной инженерии для сохранения биоразнообразия.
«Мы сталкиваемся с самыми быстрыми изменениями в окружающей среде в истории Земли, и многие виды утратили генетическое разнообразие, необходимое для адаптации и выживания», — сказал профессор ван Остерхут.
«Генная инженерия даёт возможность восстановить это разнообразие, будь то повторное введение вариаций ДНК, утраченных из генов иммунной системы, которые мы можем извлечь из музейных образцов, или заимствование генов устойчивости к климату у близкородственных видов».
Для обеспечения долгосрочного выживания видов, находящихся под угрозой, авторы считают необходимым использовать новые технологические достижения наряду с традиционными подходами к сохранению.
Успехи в сохранении, такие как разведение в неволе и защита среды обитания, часто направлены на увеличение численности популяции, но мало способствуют восполнению утраченных вариантов генов.
По мере восстановления численности популяции они могут оставаться с уменьшенным генетическим разнообразием и высокой нагрузкой вредных мутаций, что известно как геномная эрозия. Без вмешательства виды, восстановившиеся после сокращения численности, могут остаться генетически скомпрометированными, с пониженной устойчивостью к будущим угрозам, таким как новые болезни или изменение климата.
Одним из примеров является розовый голубь, численность которого была увеличена с десяти особей до более чем 600 птиц благодаря десятилетиям усилий по разведению в неволе и реинтродукции на Маврикии.
Авторы статьи изучили генетику голубя и обнаружили, что, несмотря на восстановление численности, он продолжает испытывать значительную геномную эрозию и, вероятно, вымрет в ближайшие 50–100 лет. Следующая задача — восстановить утраченное генетическое разнообразие, чтобы голубь мог адаптироваться к будущим изменениям окружающей среды.
Технология уже широко используется в сельском хозяйстве: культуры, устойчивые к вредителям и засухе, занимают миллионы гектаров по всему миру. Недавние объявления о планах вернуть к жизни вымершие виды ещё раз подчеркнули её потенциал.
«Те же технологические достижения, которые позволяют нам вводить гены мамонтов в геном слона, могут быть использованы для спасения видов, находящихся на грани исчезновения», — сказала доктор Бет Шапиро, главный научный сотрудник Colossal Biosciences. «Мы обязаны снизить риск вымирания, с которым сегодня сталкиваются тысячи видов».
Учёные определяют три ключевых направления применения редактирования генов в сохранении:
* восстановление утраченного генетического разнообразия;
* адаптация видов к будущим изменениям окружающей среды;
* создание устойчивых к вредителям и засухе культур.
Они также рассматривают риски, такие как нецелевые генетические модификации и непреднамеренное дальнейшее сокращение генетического разнообразия. Подходы остаются экспериментальными, и необходимы поэтапные, мелкомасштабные испытания, а также тщательный долгосрочный мониторинг эволюционных и экологических последствий.
Авторы подчёркивают, что генетические вмешательства должны дополнять, а не заменять восстановление среды обитания и традиционные методы сохранения.
«Биоразнообразие сталкивается с беспрецедентными угрозами, которые требуют беспрецедентных решений», — сказал доцент Эрнан Моралес из Института Глоуб. «Редактирование генома не заменяет защиту видов и никогда не станет волшебным решением — его роль должна тщательно оцениваться наряду с установленными стратегиями сохранения как часть более широкого комплексного подхода с защитой видов в качестве руководящего принципа».
Инициативы, основанные на биотехнологиях, также могут привлечь новых инвесторов и экспертов, потенциально создавая новые преимущества для существующих программ по сохранению исчезающих видов.