9 զով գենետիկ գործիքներ, որոնք կարող էին փրկել կենսաբազմազանությունը

Կլոնավորումը կարող է հույս դնել հուսալիորեն վտանգված հյուսիսային սպիտակ ռնգեղջյուրների վրա: Պատկեր ՝ REUTERS / Christian Hartmann

Nishan Degnarain ազգային օվկիանոսի Կառավարության Կառավարության խորհուրդը

Ryan Phelan- ի համահիմնադիր և գործադիր տնօրեն ՝ Revive & Restore

Թոմաս Մալոնին Կոնսերվացման գիտության, վերածնունդի և վերականգնման տնօրեն

Այս հոդվածը Համաշխարհային տնտեսական ֆորումի տարեկան ժողովի մաս է

Մենք կանգնած ենք համաշխարհային կենսաբազմազանության ճգնաժամի առջև: Գիտնականների գնահատմամբ ՝ ամեն տարի տասնյակ հազարավոր կենդանական տեսակներ են վերանում: Ըստ կենդանի մոլորակի ինդեքսի, աշխարհի կենսաբազմազանության գրեթե կեսը անհետացել է 1970-ականներից ի վեր:

Այս անհանգստացնող միտումները դանդաղեցման ոչ մի նշան չեն ցույց տալիս: Իրոք, ճնշումը մեծացնում է բնակչության և տնտեսական աճը, տարածված տարածքների ոչնչացումը, ինվազիվ տեսակների, վայրի կենդանիների հիվանդությունները և կլիմայի փոփոխությունը:

Պատկեր ՝ վերակենդանացնել և վերականգնել

Մեր մոլորակի կենսաբազմազանությունը պաշտպանելու համար մեզ պետք են նորարարական նոր մոտեցումներ: Բարեբախտաբար, չորրորդ արդյունաբերական հեղափոխության կենսատեխնոլոգիայի արագ առաջընթացը խոստում է տալիս: Գենետիկական և կենսատեխնոլոգիայի նոր գործիքներն արդեն օգտագործվում են բժշկության և գյուղատնտեսական համակարգերում, մասնավորապես մշակաբույսերի և տնային կենդանիների մեջ: Կենսատեխնոլոգիան առաջադիմում է նույնիսկ ավելի արագ տեմպերով, քան Մուրի օրենքը, որը տեսնում էր, որ միկրոչիպերի վերամշակման հզորությունը երկու անգամ երկու անգամ է լինում, իսկ ծախսերը կիսով չափ ընկնում են:

Ինչպես ցույց է տալիս վերը նշված Կառլսոնի կորը, 2001 թվականին 100 միլիոն դոլարից իջել է գենոմի հաջորդականացման գինը ՝ մինչև 1000 դոլար: Այժմ մենք ի վիճակի ենք ոչ միայն ավելի արագ կարդալ կենսաբանական ծածկագիրը, այլև դրա միջոցով գրել և ձևավորել նոր ձևերով:

Ահա ինը նոր կամ զարգացող կենսատեխնոլոգիաներ, որոնք կարող են օգնել պահպանել բնությունը:

1. Բիոբանկավորում և կրիո պահպանում

Կենսաբանկերը պահում են կենսաբանական նմուշները հետազոտության համար և որպես պահեստային ռեսուրս ՝ գենետիկ բազմազանությունը պահպանելու համար: Օրինակներում կան Սան Դիեգոյի սառեցված կենդանաբանական այգին, «Սառեցված տապան» նախագծերը և բազում սերմերի բանկեր: Նմուշները տալիս են հյուսվածքներ, բջջային գծեր և գենետիկ տեղեկատվություն, որոնք կարող են հիմք հանդիսանալ վտանգված վայրի բնությունը վերականգնելու և վերականգնելու համար: Դա հնարավոր դարձնելու համար պետք է տեղի ունենա կենսաբանական նմուշների շարունակական հավաքածու `տեսած լեռնաթափման ենթարկված տեսակներից:

2. Հին ԴՆԹ

Հին ԴՆԹ-ն (aDNA) ԴՆԹ է, որը հանվել է թանգարանային նմուշներից կամ հնագիտական ​​տեղանքներից մինչև հազարավոր տարիներ: ԴՆԹ-ն արագորեն քայքայվում է, ուստի aDNA- ի մեծ մասը գալիս է 50 000 տարեկան ավելի երիտասարդ նմուշներից և ցուրտ կլիմայական պայմաններից: Վերականգնվող ԴՆԹ-ով արձանագրված ամենահին նմուշը Կանադայի Յուկոն քաղաքում սառեցված գետնից հայտնաբերված ձին է: Այն թվագրված է 560,000-780,000 տարեկան:

Պահպանման նպատակներով ՝ aDNA- ն կարող է պատկերացում կազմել էվոլյուցիայի և բնակչության գենետիկայի վերաբերյալ, ինչպես նաև բացահայտել ժամանակի ընթացքում զարգացած վնասակար մուտացիաներ: Այն կարող է նաև մեզ թույլ տալ վերականգնել արժեքավոր «ոչնչացված ալելները», վերադարձնել ամբողջական գենետիկ բազմազանությունը այն տեսակներին, որոնք գենետիկորեն ոչնչացվել են փոքր կամ բեկորային բնակչության կողմից: Նույնիսկ կան անհետացած տեսակների կյանք վերադառնալու և վայրի բնության մեջ նրանց հին էկոլոգիական դերերը:

(Հ.Գ. Կներեք, ոչ մի դինոզավրեր. «Դուք չեք կարող քարե կողպել»:)

3. Գենոմի հաջորդականացում

Բարձր արտադրողականության գենոմի ճշգրտումը ստեղծում է հղման գենոմ, որը կարող է հիմք հանդիսանալ տեսակների գենետիկորեն հասկանալու համար, և ապագայում կարող է գործել որպես գենետիկական ինժեներության շինանյութ: Մի քանի նախաձեռնություններ կենտրոնացած են Երկրի վրա կյանքը հաջորդականացնելու վրա ՝ ստեղծելով անզուգական ռեսուրս ՝ կյանքի գենետիկական բազմազանությունը գրավելու համար: Գենոմ 10K- ը, Fish-T1K- ը (1000 ձկների տառադարձումներ) և Թռչնագրիպի գենոմի նախագիծը հատկանշական օրինակներ են:

Հաջորդ համադրման արագ գործիքները, որոնք ունեն ավելի ցածր ծածկույթ, քան տեղեկատու գենոմը, կարող են օգտագործվել բնակչությունը ծախսարդյունավետորեն ուսումնասիրելու համար: Դրանք կարող են պատկերացում կազմել պահպանության պլանավորման, բարելավել ձկնաբուծարանների և վայրի բնության կանոնների կարգավորումը և բարելավել վերականգնման արդյունքները:

Գենոմի առաջադեմ հաջորդականացումը հետազոտողներին հնարավորություն է տալիս բացահայտել գենետիկական մարկերներ, որոնք փոխանցում են դիմադրություն հիվանդության կամ հարմարվողական ֆիթնեսի այլ տարրերի:

4. Բիոինֆորմատիկա

Bioinformatics- ը `տվյալների մշակման, մեծ տվյալների, արհեստական ​​ինտելեկտի և կենսաբանության միաձուլում, բերում է պահպանման գործունեության նոր հեռանկարների: Այն հնարավորություն է տալիս գենոմիկա, պրոտեոմիկա և տրանսկրպտոմատիկա `համապատասխանաբար գենոմների, սպիտակուցների և ՌՆԹ մակագրությունների գիտություններ: Հաշվողական հզորության բարձրացումը հնարավորություն է տալիս ավելի արագ վերլուծել գենետիկական պրեկուրսորների հարմարեցումը, շրջակա միջավայրի փոփոխությանը և վայրի տեսակների հետ կապվածությունը:

Պատկեր ՝ Վերակենդանացնել և վերականգնել

5. Գենոմի խմբագրում

CRISPR- ի նման առաջընթացները վերջին հինգ տարիներին գենոմի խմբագրումը շատ ավելի ճշգրիտ և մատչելի են դարձրել: Վայրի բնության բնագավառի ղեկավարներն այժմ ունեն նպատակային միջոց ՝ ակտիվացնելու հիվանդության դիմադրությունը, որը կարող է լինել քնած: Հնարավոր է նաև «թակոցել» այլ տեսակների գենետիկ հատկությունները `հնարավորություն տալով դիմակայել նոր հիվանդություններին: Ավելին, գենոմի խմբագրումը կարող է արագացնել փխրուն և վտանգված մարջանային առագաստների համակարգերի զարգացումը ՝ նրանց ավելի դիմացկուն դարձնելով ավելի տաք և ավելի թթվային օվկիանոսների համար:

6. Գենի շարժիչ

Ոչ հարազատ վնասատուների տեսակների, ինչպիսիք են կրծողները, աղի խոզերը և միջատները, ներխուժումը կենսաբազմազանության էական սպառնալիք է, հատկապես կենսաբազմազանությամբ հարուստ փոքր կղզիների վրա: Նման տեսակների ոչնչացման ավանդական մոտեցումները սովորաբար ներառում են հզոր բիովիդներ, որոնք կարող են վնասակար ազդեցություն ունենալ: Նոր գենետիկական գործիքները կարող են օգնել:

Գենի շարժիչն այն գործընթացն է, որի միջոցով որոշակի գենի կամ գենի տարբերակ ժառանգվում է բարձր հաճախականությամբ: Օրինակ ՝ ինվազիվ կրծողների խնդրի լուծման համար գենային շարժիչ կարող է կիրառվել առնետների կղզու բնակչության սեռի հարաբերակցությունը փոխելու համար, որպեսզի նրանք դառնան բոլոր տղամարդիկ և չկարողանան բուծել: Այս տեխնոլոգիայի առաջխաղացումը կարող է թույլ տալ, որ այդպիսի հատկությունները կարգավորելի, տարածաշրջանային և շրջելի լինեն:

Գենի շարժիչ տեխնոլոգիան կարող է արմատախիլ անել հիվանդությունը: Հնարավոր է, որ վերացվի մոծակների ունակությունը մարդկային հիվանդություններ կրելու, ինչպիսիք են մալարիան, zika և ձայնային տենդը, ինչպես նաև վայրի բնության հիվանդությունները, ինչպիսիք են թռչնաբուծությունը:

Եթե ​​պատասխանատուորեն կիրառվում են, գենային կրիչները ներկայացնում են հնարավոր փոխակերպող նոր գործիք: Այնուամենայնիվ, սկավառակի բարձր ժառանգականությունը գեների շարժիչ տեխնոլոգիայի դաշտային կիրառումը հասկանալիորեն վիճելի է դարձնում: Բարեբախտաբար պահպանման համար մշակվում են մի քանի տարբեր տեսակի գենային սկավառակներ ՝ տեղադրելով տարբեր մեթոդաբանություններ ՝ նպատակային բնակչությունից դուրս սկավառակի տարածումը խուսափելու համար:

7. Վերարտադրողականության առաջադեմ տեխնոլոգիաներ

Գենոմիկան, վերարտադրողականության առաջադեմ տեխնիկան և կլոնավորումը լայն տարածում են ստանում անասնաբուծության ոլորտում, մասնավորապես `բուծման համար ցուլերի արտադրության և պոլո և ցուցահանդեսային ասպարեզում բարձրակարգ ձիասպորտների համար: Երբ առկա են գաղտնագրված հյուսվածքներ, կլոնավորումը կարող է բերել նոր գենետիկական բազմազանություն ՝ խեղդված տեսակների, ինչպես նաև այն մարդկանց համար, ովքեր տուժել են բնակչության խցանման պատճառով: Կլոնավորումը նոր հույս է կապում կաթնասուների մի քանի տեսակների, այդ թվում ՝ Հյուսիսային Ամերիկայում սևամորթ լաստանավի, Եվրոպայում բուկարդոյի և Աֆրիկայի հյուսիսային սպիտակ ռնգեղջյուրների հետ:

8. Երկկողմանի ՌՆԹ

Համաշխարհային առևտուրը և ճանապարհորդությունն անխուսափելիորեն ներկայացնում են սնկային հիվանդություններ լանդշաֆտների և տեսակների, որոնք չունեն զարգացած պաշտպանություն: Նոր գենոմիական տեխնոլոգիաները հնարավորություն են տալիս ստեղծել հնարավոր գործիքներ հիվանդության դիմադրությունը փոխանցելու և վարակի վիրուսությունը նվազեցնելու համար: Մասնավորապես, կարճ, երկկողմանի ՌՆԹ-ները (dsRNA) հայտնվում են որպես հիվանդությունների կառավարման հզոր գործիք:

Այս տեխնոլոգիան մշակելու համար զգալի առևտրային ներդրումներ են կատարվել `ուղղված գյուղատնտեսական արտադրությունը սպառնացող տարբեր սնկային հիվանդությունների վերահսկման համար: dsRNA- ները առաջարկում են արդյունավետ, էկոլոգիապես մաքուր միջոց `վերահսկելու հատուկ ախտածին տեսակներ` մի քանի թիրախային ազդեցություն ունենալով: Հյուսիսային Ամերիկայում չղջիկների պոպուլյացիան կործանվել է սնկային պաթոգենի պատճառով, որը հայտնի է որպես սպիտակ քթի համախտանիշ: Այս տեխնոլոգիան կարող է հնարավորություն տալ, որ այդ չղջիկները գոյատևեն և վերականգնվեն:

9. Վայրի բնության ապրանքատեսակների սինթետիկ այլընտրանքներ

Կենսաբժշկական և սպառողական օգտագործման համար բնական արտադրանքի ավելցուկը շարունակում է ոչնչացնել սպառնալիքները: Սինթետիկ կենսաբանությունն առաջարկում է արտադրության նոր մեթոդներ `պահանջարկի ավելացումը վայրի բնության բնության համար: Օրինակ, ձիավոր ձագերը, որոնք հավաքվում և խառնվում են յուրահատուկ սպիտակուցի համար, որոնք օգտագործվում են ներարկվող դեղերի և պատվաստանյութերի անվտանգության ստուգման մեջ, կարող են փոխարինվել սինթետիկ այլընտրանքով:

Պատկեր ՝ վերակենդանացնել և վերականգնել

Կենսաբազմազանությունը չորրորդ արդյունաբերական հեղափոխության մեջ

Պետական-մասնավոր նոր համագործակցություն, մասնավոր հատվածի նորարարությունների օգտագործումը, պետական ​​հատվածի ղեկավարումը և բազմաթիվ նոր տեխնոլոգիաներ կարող են օգնել կենսաբազմազանության պահպանման գործիքատուփի արդիականացմանը: Ուշադրություն պետք է դարձվի նաև բիոտեխնոլոգիայի պահպանության լեգիտիմության վրա և դրա օգտագործման շուրջ համաձայնություն մշակել:

Geneticիշտ գենետիկական գործիքների և գործընկերության միջոցով մենք գուցե կարողանանք շրջադարձը վերացնել ոչնչացման վրա:

Սկզբնապես հրապարակվել է www.weforum.org կայքում: