9 mjete gjenetike të ftohta që mund të shpëtojnë biodiversitetin

Klonimi mund të sigurojë shpresë për rinocerozat e bardha veriore të rrezikuara në mënyrë kritike. Imazhi: REUTERS / Christian Hartmann

Nishan Degnarain Këshilli Kombëtar i Oqeanit i Qeverisë së Mauritius

Ryan Phelan Bashkëthemelues dhe Drejtor Ekzekutiv, Rivendos dhe Rivendos

Thomas Maloney Drejtor i Shkencës së Konservimit, Rilindja dhe Rivendosja

Ky artikull është pjesë e Takimit Vjetor të Forumit Ekonomik Botëror

Ne jemi përballë një krize globale të biodiversitetit. Dhjetëra mijëra specie kafshësh po zhduken çdo vit, vlerësojnë shkencëtarët. Pothuajse gjysma e biodiversitetit në botë është zhdukur që nga vitet 1970, sipas Indeksit të Living Planet.

Këto tendenca shqetësuese nuk tregojnë asnjë shenjë të ngadalësimit. Në të vërtetë, rritja e popullsisë dhe ekonomisë, shkatërrimi i përhapur i habitatit, speciet pushtuese, sëmundjet e jetës së egër dhe ndryshimi i klimës rritin presionin.

Imazhi: Rilindja dhe Rivendosja

Për të mbrojtur biodiversitetin e planetit tonë, na duhen qasje të reja inovative. Për fat të mirë, përparimet e shpejta të Revolucionit të Katërt Industrial në bioteknologji premtojnë. Mjete të reja gjenetike dhe bioteknologjike tashmë janë duke u përdorur në mjekësi dhe sisteme bujqësore, veçanërisht në të lashtat dhe kafshët shtëpiake. Bioteknologjia po përparon me një normë edhe më të shpejtë se ajo e Ligjit të Moore, i cili pa fuqi të përpunimit të mikrokhipit dyfish çdo dy vjet ndërsa kostot ranë përgjysmë.

Siç tregon kurbën e Carlson më lart, kostoja e sekuencimit të një gjenomi ka rënë nga 100 milion dollarë në 2001 në nën 1000 dollarë sot. Tani jemi në gjendje jo vetëm të lexojmë më shpejt kodin biologjik, por edhe të shkruajmë dhe hartojmë me të në mënyra të reja.

Këtu janë nëntë bioteknologji të reja ose ato në zhvillim, të cilat mund të ndihmojnë në ruajtjen e natyrës.

1. Biobanking dhe ruajtja e Cryo

Biobanks ruan mostrat biologjike për hulumtime dhe si një burim rezervë për të ruajtur diversitetin gjenetik. Shembuj përfshijnë kopshtin zoologjik të ngrirë San Diego, projektet e Arkës së Ngrirë dhe shumë banka farash. Mostrat ofrojnë inde, linja qelizore dhe informacion gjenetik që mund të përbëjnë bazën për rivendosjen dhe rikuperimin e jetës së egër të rrezikuar. Për ta mundësuar këtë, duhet të bëhet mbledhja e vazhdueshme e mostrave biologjike nga speciet me të cilat përballet zhdukja.

2. ADN antike

ADN e lashtë (aDNA) është ADN që është nxjerrë nga ekzemplarët muze ose vendet arkeologjike deri në mijëra vjet të vjetra. ADN degjenerohet me shpejtësi, kështu që shumica e aDNA vjen nga mostrat më të reja se 50,000 vjeç, dhe nga klimat e ftohta. Shembulli më i vjetër i regjistruar me ADN të rikthyeshme është një kal i zbuluar nga toka e ngrirë në Yukon, Kanada. Hasshtë datuar nga 560,000 deri 780,000 vjeç.

Për qëllime konservimi, aDNA mund të japë një pasqyrë të evolucionit dhe gjenetikës së popullatës dhe të zbulojë mutacione të dëmshme që janë zhvilluar me kalimin e kohës. Mund të na lejojë gjithashtu të rikuperojmë "alele të zhdukura" të vlefshme, të kthehemi në diversitetin e plotë gjenetik te speciet që janë varfëruar gjenetikisht nga popullsitë e vogla ose të fragmentuara. Ekziston edhe perspektiva e kthimit të specieve të zhdukur në jetë dhe roleve të tyre të vjetra ekologjike në natyrë.

(PS. Na vjen keq, asnjë dinosaurë. "Ju nuk mund të kloni prej guri.")

3. Sekuencimi i gjenomit

Sekuencimi i gjenomit me rreptësi të lartë krijon një gjenom referencë që mund të sigurojë bazën për të kuptuar një specie gjenetikisht, dhe mund të veprojë si blloqe ndërtimi për inxhinierinë gjenetike në të ardhmen. Disa nisma janë përqendruar në renditjen e jetës në Tokë, krijimin e një burimi të pakrahasueshëm për të kapur larminë gjenetike të jetës. Genome 10K, Fish-T1K (transkriptomat prej 1.000 peshqish) dhe Projekti i Gjenomave të Shpezëve janë shembuj të dukshëm.

Mjetet e renditjes së shpejtë, me mbulim më të ulët se një gjenom referencë, mund të përdoren për të studiuar popullatën me kosto efektive. Ato mund të ofrojnë njohuri për planifikimin e konservimit, të përmirësojnë rregullimin e peshkimit dhe kafshëve të egra dhe të përmirësojnë rezultatet e restaurimit.

Renditja e përparuar e gjenomit u mundëson studiuesve të identifikojnë shënuesit gjenetikë që përcjellin rezistencë ndaj sëmundjeve, ose elementë të tjerë të aftësive adaptive.

4. Bioinformatika

Bioinformatika - bashkimi i përpunimit të të dhënave, të dhënave të mëdha, inteligjencës artificiale dhe biologjisë - sjell këndvështrime të reja mbi përpjekjet e ruajtjes. Mundëson gjenomikë, proteomikë dhe transkriptomikë - shkencat e gjenomit, proteinave dhe transkriptimeve të ARN-së, përkatësisht. Rritja e fuqisë informatike mundëson analizë më të shpejtë të pararendësve gjenetikë ndaj adaptimit, rezistencës ndaj ndryshimit të mjedisit dhe lidhjes së tyre në speciet e egra.

Imazhi: Ringjall dhe Rivendos

5. Redaktimi i gjenomit

Përparime të tilla si CRISPR ka bërë redaktimin e gjenomit shumë më të saktë dhe më të arritshëm në pesë vitet e fundit. Menaxherët e jetës së egër tani kanë një mënyrë të synuar për të aktivizuar rezistencën ndaj sëmundjeve që mund të jenë të fjetura. Shtë gjithashtu e mundur të "trokitni" në tipare gjenetike nga një specie tjetër, duke bërë të mundur rezistencën ndaj sëmundjeve të reja. Për më tepër, redaktimi i gjenomit mund të përshpejtojë zhvillimin e sistemeve të brishtë dhe të rrezikuar të koralit koral, duke i bërë ato më elastike ndaj oqeaneve më të ngrohtë dhe më acid.

6. Makinë e gjenit

Pushtimi i specieve dëmtuese jo-natyrore, siç janë brejtësit, derrat e egër dhe insektet, është një kërcënim i konsiderueshëm global për biodiversitetin, veçanërisht në ishujt e vegjël të pasur me biodiversitet. Qasjet tradicionale për zhdukjen e specieve të tilla zakonisht përfshijnë biocida të fuqishme që mund të sjellin efekte të dëmshme jashtë qëllimit. Mjetet e reja gjenetike mund të ndihmojnë.

Një lëvizje gjenesh është procesi me të cilin një gjen i veçantë ose një variant gjen i trashëgohet në një frekuencë të lartë. Për shembull, për të adresuar problemin e brejtësve invazive, një gjen gjen mund të zbatohet për të ndryshuar raportin seksual të një popullsie ishujsh me minjtë në mënyrë që ata të bëhen të gjithë meshkuj dhe të mos arrijnë të rriten. Përparimet në këtë teknologji mund të lejojnë që tipare të tilla të jenë të rregullueshme, rajonale dhe të kthyeshme.

Teknologjia e makinës gjen mund të zhduk sëmundjen. Duket e mundur për të eleminuar aftësinë e një mushkonje për të kryer sëmundje njerëzore siç janë malarja, zika dhe ethet e dengosë, si dhe sëmundjet e jetës së egër si malaria e shpendëve.

Nëse zbatohet me përgjegjësi, disqet e gjeneve përfaqësojnë një mjet të ri potencialisht transformues. Sidoqoftë, trashëgimia e lartë e makinës e bën aplikimin në terren të teknologjisë së gjenit të makinës kuptohet e diskutueshme. Për fat të mirë për konservim, disa lloje të ndryshme të gjenit-drive janë në zhvillim, duke vendosur metodologji të ndryshme për të shmangur përhapjen e makinës përtej popullatës së synuar.

7. Teknologji të përparuar riprodhuese

Gjenomika, teknikat e përparuara riprodhuese dhe klonimi janë duke u aplikuar gjerësisht në sektorin e blegtorisë, veçanërisht në prodhimin e demave për mbarështimin e bagëtive dhe për atletët me performancë më të mirë në polo dhe shfaqje. Kur ka inde të ruajtura të kriptuara, klonimi mund të sjellë shumëllojshmëri të re gjenetike te speciet e ndotura në mënyrë kritike, si dhe për ato që kanë vuajtur përmes një ngushticë të popullatës. Klonimi siguron një shpresë të re për disa lloje gjitarësh, duke përfshirë ferret me këmbë të zeza në Amerikën e Veriut, bucardon në Evropë dhe rinoceron e bardhë veriore në Afrikë.

8. ARN me dy tela

Tregtia globale dhe udhëtimet pa dashje prezantojnë sëmundje kërpudhore në peizazhe dhe specie që nuk kanë një mbrojtje të evoluar. Teknologjitë e reja gjenomike ofrojnë një grup mjetesh të mundshme për të përcjellë rezistencën ndaj sëmundjeve dhe për të zvogëluar virulencën e një infeksioni. Në veçanti, ARN të shkurtra, me dy shtresa (dsRNA) po shfaqen si një mjet i fuqishëm i menaxhimit të sëmundjes.

Ka pasur investime të konsiderueshme tregtare për të zhvilluar këtë teknologji për kontrollin e sëmundjeve të ndryshme të kërpudhave që kërcënojnë prodhimin bujqësor. dsRNA ofrojnë një mënyrë efektive, miqësore me mjedisin, për të kontrolluar specie specifike patogjene me disa efekte jashtë qëllimit. Popullsitë e lakuriqëve në Amerikën e Veriut janë përplasur për shkak të një patogjeni kërpudhor të njohur si sindromi i hundës së bardhë. Kjo teknologji mund të lejojë që këta lakuriq të mbijetojnë dhe shërohen.

9. Alternativa sintetike për produktet e jetës së egër

Shfrytëzimi i tepërt i produkteve natyrore për përdorim biomjekësor dhe të konsumatorit vazhdon të shkaktojë ose kërcënojë zhdukjet. Biologjia sintetike ofron metoda të reja prodhuese për të furnizuar kërkesën për produkte të kafshëve të egra. Për shembull, gaforret me patkua, të cilat korren dhe blohen për një proteinë unike të përdorur në testimin e sigurisë së barnave dhe vaksinave të injektueshme, mund të zëvendësohen nga një alternative sintetike.

Imazhi: Rilindja dhe Rivendosja

Biodiversiteti në Revolucionin e Katërt Industrial

Një partneritet i ri publik-privat, duke shfrytëzuar inovacionin e sektorit privat, drejtimin e sektorit publik dhe teknologjitë e shumta të reja mund të ndihmojnë në modernizimin e kutisë së mjeteve për ruajtjen e biodiversitetit. Vëmendja gjithashtu duhet të përqendrohet në legjitimitetin e bioteknologjisë për ruajtje, dhe zhvillimin e një konsensusi rreth përdorimit të tij.

Me mjetet dhe partneritetet e duhura gjenetike, ne mund të jemi në gjendje ta kthejmë valën në zhdukje.

Botuar fillimisht në www.weforum.org.