Første gendrev i pattedyr kunne hjælpe med en omfattende plan for udryddelse af New Zealand

Fluorescerende mus som ses på et arkivfoto.

Forskere, der arbejder i koordinering med en amerikansk naturbevaringsgruppe, siger, at de har etableret en evolution-forvridende teknologi kaldet et gendrev hos pattedyr for første gang og kunne bruge det til at udrydde invasive gnavere, der hærger havfugle på øer.

Gendrevet teknologi, som hidtil kun er demonstreret i insekter og gær, er en kraftfuld måde at fordreje arven af ​​DNA, således at vilde dyr kan ændres genetisk, mens de formerer sig, herunder for at forårsage et befolkningsstyrt.



Nu siger to videnskabelige hold - et i Australien og et i Texas - at de har gensplejset husmusen, Musemuskel , så dets genom også rummer genetiske overraskelser, der kan udløses på vilde populationer. De modificerede gnavere blev født inden for de sidste to måneder, og resultaterne er stadig foreløbige.

Indsatsen for at etablere gendrift hos pattedyr koordineres af Øens Bevaring , en hårdt belastende bevaringsgruppe baseret i Santa Cruz, Californien, hvis speciale er at bombe små øer med rottegift for at redde truede havfugle. Dens motto er at forhindre udryddelse.

Men gift virker ikke til at udrydde gnavere på større øer eller tæt befolkede. Det er derfor, gruppen mener, at gendrev kan være den transformative teknologi, der gør det muligt for den at udvide sin kampagne til tusindvis af flere øer, som den siger er angrebne. Vi ledte efter noget virkelig ud af boksen, siger Karl Campbell, en programdirektør hos nonprofitorganisationen, som har planer om at bruge omkring 7 millioner dollars om året for at fremskynde teknikken mod en indledende test på en fjerntliggende ø omgivet af miles af hav, hvis myndighederne tillader det.

Campbell siger, at de forfølger skabelsen af ​​datterløse mus, som på grund af et gendrev kun er i stand til at få han-afkom. Den kønsorienterede effekt ville drive musepopulationer ned på en ø, muligvis til nul, hvis den viser sig effektiv.

Musene er et tidligt glimt af en idé, der kaldes syntetisk konservering, hvor genteknologi ses som et middel til at genoplive uddøde dyr, tilbyde genetiske genopfyldninger til truede arter med lavvandede genpuljer eller slå invasive skadedyr ud, der hærger hjemmehørende planter og dyr.

Og gnavere står højt på listen over ballademagere. Bragt af skibsvrag eller sømænd sværmer de over oceaniske øer og bringer indfødte havfugle i fare. Mens rotter er det største problem, forårsager mus også kaos. På stillehavsøer er mus blevet filmet gnaver på albatros-unger , som er forsvarsløse mod dem.

Gruppens planer har dog splittet økologer, hvoraf nogle ser en djævelens handel i den svimlende nye magt til at ændre naturen. Bevarelse betyder at pleje den naturlige verden, ikke at regne den, siger man Claire Hope Cummings , en miljøadvokat, der siger, at hun droppede sin støtte til Island Conservation på grund af dets gendrevne arbejde.

Selv tilhængere af gendrev-teknologi siger, at det skal studeres omhyggeligt og forsigtigt implementeres, og siger også, at det muligvis ikke fungerer som annonceret. Sidste år anbefalede de amerikanske nationale akademier en gå-langsom tilgang og bemærkede, at proof of concept i nogle få laboratorier ikke er nok til at støtte en beslutning om at frigive gendrevne organismer i miljøet.

Men det er svært ikke at se potentialet. New Zealand, hvis flyveløse fugle blev overrendt fra det 19. århundrede af arter bragt af vesterlændinge, i år annonceret planlægger at blive rovdyrfri inden for 30 år ved at eliminere hundredvis af millioner af rotter, possums og væsler. Landets parlament har sagt, at gendrift kan være selve det gennembrud, der lader dem nå målet.

Alle kneb gælder? Det er, hvad vi ville gøre. Det ville være fænomenalt, siger Campbell om at rydde invasive rovdyrarter ud for New Zealand. Når vi så kom igennem dem, kan jeg ikke se, hvorfor man ikke skulle tænke på fastlandsområder som slumkvarterer eller økosystemer, som rotter også har invaderet, siger han.

Datterløs mus

Et menneskeskabt gendrev blev først demonstreret i frugtfluer først i 2015. Inden for få måneder var konceptet blevet udvidet til myg, og allerede anses teknologien for at være lovende nok til at have landet 75 millioner dollars fra Bill Gates, hvis fond satser at slukning af myg kunne udrydde malaria fra Afrika.

Så det var kun et spørgsmål om tid – mindre end to år, viste det sig – før teknikken blev tilpasset pattedyr.

De to grupper af videnskabsmænd, der koordinerede deres arbejde med Island Conservation, blev enige om at afsløre omfanget af deres tekniske fremskridt for MIT Technology Review , med henvisning til behovet for at udvikle kraftfuld gendrevet teknologi i det åbne snarere end bag lukkede døre.

Det er det perfekte tidspunkt at diskutere risiciene ved teknologien, siger Paul Thomas , en musegenetiker ved University of Adelaide i det sydlige Australien. Vi må stadig se, om det overhovedet virker. Og det viser ikke kun, at det virker, men hvor effektivt og stabilt det er.

Thomas siger, at han og hans elever skabte gendrevne mus ved hjælp af CRISPR, den kraftfulde DNA-redigeringsteknologi. For at gøre det formede australiere CRISPR til et egoistisk gen designet til at overføre sig selv til næsten alle en muses afkom, snarere end kun halvdelen, som man kunne forvente. For at spore dets spredning har de også vedhæftet et fluorescerende protein, så mus, der arver det, vil lyse rødt, når du lyser et sort lys på dem.

Med kritikere, der bekymrer sig over muligheden for, at en gendreven organisme kunne flygte fra laboratoriet, siger Thomas, at hans laboratorium har taget forholdsregler for at forhindre et uheld, herunder at designe sikkerhedsfunktioner, så drevet endnu ikke kan overføres til vilde mus. Da jeg talte med ham i januar, sagde Thomas, at han var ved at begynde at opdrætte det første sæt forsøgsdyr for at afgøre, om drevet fungerer som forudsagt. Dette skridt, der er ført over et par generationer, vil tage flere måneder.

Det andet hold er baseret på Texas A&M University og ledes af musegenetiker David Threadgill , der siger, at hans laboratorium har konstrueret førstegenerations datterløse mus. Nogle bliver nu avlet for at afgøre, om den eneste mandlige egenskab overføres til fremtidige generationer, som det er håbet.

I stedet for CRISPR brugte Threadgills laboratorium en anden strategi, der udnyttede en naturligt forekommende gruppe af gener kaldet t-komplekset. Dette genetiske element formår også at sprede sig selv egoistisk ved at skade sædceller, der ikke har det, og favorisere dem, der har det, så de ender med at befrugte æg og lave flere musehvalpe. Versioner af t-komplekset er allerede til stede i mange vilde mus.

For at gøre musene datterløse introducerede Threadgills team en yderligere modifikation. De knyttede til t-komplekset en ekstra kopi af Sry, et gen, der normalt findes på Y-kromosomet, og som bestemmer, om et pattedyr viser sig at være hankøn. Hvis driften fungerer efter hensigten - noget der burde være klart inden for et par uger - kan mere end ni ud af 10 musehvalpe arve Sry og have mandlige kønsorganer. Udsat i stort nok antal på en ø kunne de datterløse gnavere i løbet af flere måneder til et par år resultere i en musebestand, der så at sige udelukkende er Mickey og ingen Minnie. Så ville musene dø ud.

Rotteøen

Island Conservation blev dannet i 1990'erne, og dets tidlige bedrifter med at fjerne katte, geder og endda vilde æsler fra Baja California berettes i Rotteøen , en bog-længde beretning om globale ø-rydningsbestræbelser, som nu har udryddet gnavere fra 500 øer.

Ulempen er, hvordan bevaringsgrupper har været afhængige af brodifacoum, et toksin, der siges at være 100 gange så potent som rottegiften warfarin. Gnavere bløder ihjel, efter de har spist det. Det samme gør alle skaldede ørne og måger, der er uheldige nok til at hugge det forgiftede bytte.

I teorien er et gendrev den perfekte løsning. Det ville kun påvirke én art, og det er fuldstændig smertefrit. Men nogle videnskabsmænd advarer om, at teknologien måske aldrig vil fungere som planlagt. Koglede laboratoriemus sat på en ø ville være de første til at blive grebet af en rovfugl. Og hunner kan måske opsnuse gendrevet, undgå visse hanner eller endda udvikle resistens over for det. Jeg tror faktisk, der er en helvedes masse ting, der kan gå galt, siger Neil Gemmell , en forsker ved University of Otago i New Zealand. Hvis du tror, ​​du bare vil frigive ting, og de vil udrydde for dig, er det en stor fejltagelse.

Island Conservation, som oprindeligt sagde, at det planlagde at prøve en offshore-test i 2020, har siden trukket sig tilbage fra denne forudsigelse med henvisning til åbne tekniske og regulatoriske spørgsmål.

Dermed ikke sagt, at Gemmell ikke er interesseret. I 2016 lancerede New Zealands regering formelt Predator gratis 2050 – dens ambitiøse plan om at dræbe hver eneste rotte, possum og væsel på tværs af dets 103.483 kvadratkilometer store territorium. Programdokumenter kalder gene drives en realistisk udsigt, og Gemmell er en del af et udvalg, der ser på mulighederne.

At bruge et genetisk overfald sammen med gift og fælder er sandsynligvis den eneste måde at sikre, at udryddelsen kommer billigt og hurtigt, siger Gemmell, men forhindringerne ser skræmmende ud. Selvom drevene virker i mus, har ingen nogensinde før genmanipuleret en opossum eller en væsel. Og hvordan ville et avlscenter i stand til at vise tusindvis af GM-possums om ugen endda se ud? Hvad mere er, fordi possums kun yngler én gang om året, kan det tage mange år eller årtier, før et gendrev har sin dødelige effekt.

Brugen af ​​gendrev vil ikke kunne komme videre uden bred offentlig opbakning. Og det kan være svært at vinde i betragtning af, hvordan det allerede deler naturbeskyttelsesfolk. Nogle grupper, som Friends of the Earth, er dybt mistænksomme over for enhver genteknologi, og kaldegener driver en falsk løsning på det virkelige problem med tab af biodiversitet.

Cummings, miljøadvokaten, som også er forfatter til en bog, der er kritisk over for GMO'er, siger, at hun også er foruroliget over planerne om at målrette mod hunmus. Datterløst alt er et problem, siger hun. Hele 'eliminate the female'-konceptet skal ses filosofisk og etisk på. Cummings, som har lyttet til Island Conservations argumenter, siger, at hun er nået til den konklusion, at det at redde havfugle fra rotter bliver brugt til at kalke denne teknologi, give den moralsk dækning, når det måske er verdens farligste biovåben.

De to sider debatterede adskillige gange sidste år, senest i december, på et møde i Cancun af FN's konvention om biodiversitet, hvor aktivister, herunder Friends of the Earth og ETC Group, samlede omkring 170 civilsamfundsgrupper, der opfordrede til et moratorium for gendrev. Et brev underskrevet af koryfæer, inklusive primatologen Jane Goodall, advarede om, at folkemordsgener kunne have konsekvenser ud over vores fatteevne.

Bestræbelserne på at gennemtvinge et forbud mislykkedes.

skjule