Можно ли спасти исчезающие виды, изменив их гены?

Популяции многих видов стремительно сокращаются. По пессимистичным прогнозам, к 205 году может исчезнуть до 40% видов. Часто угрозы, вызывающие эти сокращения, не имеют традиционных решений.

Многие виды теперь зависят от программ разведения в неволе, но эти программы обычно не помогают им адаптироваться к таким угрозам, как изменение климата или болезни, в дикой природе. Это означает, что некоторые виды больше не могут существовать в естественной среде, что разрушает экосистемы (например, коралловые рифы без кораллов).

Учёные предлагают новый метод вмешательства — целевое генетическое вмешательство (TGI), чтобы наделить исчезающие виды генетическими признаками, необходимыми для выживания в дикой природе.

Теория на практике

Естественный отбор позволяет видам адаптироваться, но скорость появления новых угроз (например, инфекционных болезней у амфибий или потепления для кораллов) часто опережает их способность к адаптации.

TGI — это набор инструментов, повышающих частоту или выраженность генетических признаков, повышающих приспособленность организма к конкретной угрозе. Он сочетает два подхода:

1. Искусственный отбор (точнее, геномный отбор)

Традиционный искусственный отбор (как в селекции собак или растений) может приводить к инбридингу и проблемам со здоровьем. Для сохранения видов он неприемлем, так как требует подвергать животных угрозе для выявления устойчивых особей.

Геномный отбор решает эту проблему: он сочетает лабораторные данные (например, результаты испытаний на болезнь) с генетической информацией, чтобы предсказать, какие особи несут полезные признаки. Этих особей затем отбирают для разведения. Метод уже применяется в аквакультуре (устойчивый к болезням лосось) и животноводстве (жароустойчивый скот), но в природоохранной практике ещё не испытан.

2. Синтетическая биология

Это инструменты для направленного изменения организмов, такие как трансгенез и редактирование генов (например, CRISPR-Cas9). Они позволяют вводить утраченные или новые гены или точно настраивать конкретные генетические признаки, оставляя остальной геном нетронутым. Модификации передаются потомству, а риск непреднамеренных генетических изменений ниже, чем при искусственном отборе.

Синтетическая биология уже тестируется для сохранения каштана и черноногих хорьков в США, кораллов в Австралии.

Пример: борьба с хитридиомикозом у лягушек

Грибковое заболевание хитридиомикоз, вызываемое патогеном Batrachochytrium dendrobatidis, привело к исчезновению около 90 видов лягушек и сокращению популяций ещё 500 видов. Гриб невозможно искоренить в природе, и многие виды лягушек теперь существуют только благодаря разведению в неволе.

Исследователи из Университета Мельбурна разрабатывают подходы TGI для австралийских лягушек, начиная с южной коробори, чтобы придать им устойчивость к болезни.

Взгляд вперёд

Как и многие природоохранные меры, TGI сопряжён с компромиссами. Например, устойчивость к одной болезни может повысить уязвимость к другой.

Однако скорость исчезновения видов требует испытания таких решений, пока не стало слишком поздно. Чем дольше вид отсутствует в экосистеме, тем выше риск необратимых изменений.

Любое генетическое вмешательство должно:

• Вовлекать всех заинтересованных сторон, включая коренные народы и местные сообщества.
• Обеспечивать, чтобы выпускаемые виды были жизнеспособны и не представляли риска для окружающей среды.

Цель публикации концепции TGI — стимулировать обсуждение и исследования её рисков и преимуществ среди общественности, правительств и учёных.