Генетически улучшенные биоконтроли помогут бороться с крупными инвазивными млекопитающими
Инвазивные чужеродные млекопитающие могут оказывать катастрофическое воздействие на местную флору и фауну, вызывая вымирание видов и серьёзные изменения окружающей среды. Классические методы контроля, такие как отравленные приманки, ловушки или охота, в настоящее время неосуществимы в крупных масштабах, поэтому учёные ищут альтернативы.
Геномное редактирование на основе CRISPR часто рассматривается как «серебряная пуля» для борьбы с вредителями. Несмотря на растущий интерес к разработке этой технологии для инвазивных млекопитающих, таких как мыши, крысы, кролики, одичавшие кошки и лисы, исследования до сих пор были сосредоточены только на мышах.
Чтобы выяснить, могут ли технологии редактирования генома помочь в искоренении более крупных млекопитающих и сколько времени это займёт, команда исследователей из Университета Аделаиды разработала математическую модель, способную моделировать влияние генных драйвов на популяции млекопитающих в масштабах ландшафта. Их исследование, опубликованное в NeoBiota, впервые оценивает время, необходимое для искоренения долгоживущих чужеродных млекопитающих.
Смоделированный генный драйв использует технологию CRISPR-Cas9. «Молекулярные ножницы», встроенные в Y-хромосому, нацелены на X-хромосому и разрезают её в нужный момент во время мейоза, так что функциональными и способными к успешному оплодотворению яйцеклетки остаются только сперматозоиды, несущие Y-хромосому. Таким образом, самцы-носители драйва должны производить только сыновей, которые также несут молекулярные ножницы на своей Y-хромосоме. На протяжении нескольких поколений самки станут реже и будут производить меньше потомства, что приведёт к сокращению численности популяции.
Этот драйв типа «X-shredder» был успешно разработан и продемонстрировал способность подавлять популяции малярийных комаров в клетках, но ещё не был создан для млекопитающих. Модель показывает, что драйв «X-shredder» потенциально может обеспечить искоренение в масштабах ландшафта мышей, крыс, кроликов, одичавших кошек и рыжих лисиц, но вероятность успеха и время, необходимое для их уничтожения, сильно различаются.
Исследователи изучили способность драйва «X-shredder» уничтожить популяцию в 200 000 особей каждого вида. Они пришли к выводу: «CRISPR-генные драйвы предлагают новые решения для контроля инвазивных чужеродных видов, которые в конечном итоге могут распространить усилия по искоренению на континентальные масштабы».
Метод может быть эффективен против вредителей небольшого размера, таких как грызуны и кролики:
- Ожидаемое время до искоренения для мышей — 18 лет.
- Для крыс — 19 лет.
- Для кроликов — 48 лет.
При этом подавление популяции на 90% достигается примерно за половину этого времени.
Однако результаты показывают, что генный драйв — не универсальное решение: он может быть не столь полезен для более крупных видов, таких как кошки и лисы.
«Вероятность искоренения одичавших кошек с помощью генных драйвов идентична подбрасыванию монетки, 50/50; и при условии, что монета упадёт нужной стороной, на их уничтожение уйдёт около 140 лет», — говорит доктор Айшегюль Биранд, участница исследовательской группы. — «Вероятность искоренения выше для лисиц, но ожидание ещё дольше».