Il primo gene drive nei mammiferi potrebbe aiutare il vasto piano di eradicazione della Nuova Zelanda

Topi fluorescenti come si vede in una foto d'archivio.

Gli scienziati che lavorano in coordinamento con un gruppo di conservazione degli Stati Uniti affermano di aver stabilito per la prima volta una tecnologia di alterazione dell'evoluzione chiamata gene drive nei mammiferi e potrebbero usarla per eliminare i roditori invasivi che devastano gli uccelli marini sulle isole.

La tecnologia del gene-drive, finora dimostrata solo negli insetti e nei lieviti, è un modo potente per influenzare l'eredità del DNA in modo tale che gli animali selvatici possano essere geneticamente modificati durante la riproduzione, anche per causare un crollo della popolazione.

Ora due team scientifici, uno in Australia e uno in Texas, affermano di aver modificato geneticamente il topo domestico, Muscolo del topo , in modo che il suo genoma nasconda anche sorprese genetiche che potrebbero essere scatenate sulle popolazioni selvatiche. I roditori modificati sono nati negli ultimi due mesi e i risultati sono ancora preliminari.

Lo sforzo per stabilire le unità geniche nei mammiferi è coordinato da Conservazione dell'isola , un gruppo di conservazione con sede a Santa Cruz, in California, la cui specialità è bombardare piccole isole con veleno per topi per salvare gli uccelli marini in via di estinzione. Il suo motto è prevenire le estinzioni.

Ma il veleno non funziona per estirpare i roditori sulle isole più grandi o su quelle densamente popolate. Ecco perché il gruppo pensa che le unità genetiche potrebbero essere la tecnologia trasformativa che gli consente di estendere la sua campagna a migliaia di altre isole che afferma essere infestate. Stavamo cercando qualcosa di veramente fuori dagli schemi, dice Karl Campbell, un direttore del programma presso l'organizzazione no profit, che ha in programma di spendere circa $ 7 milioni all'anno per accelerare la tecnica verso un test iniziale su un'isola remota circondata da miglia di oceano. se le autorità lo consentono.

Campbell dice che stanno perseguendo la creazione di topi senza figlie, che, a causa di un gene drive, sono in grado di avere solo figli maschi. L'effetto di discriminazione di genere ridurrebbe le popolazioni di topi su un'isola, possibilmente a zero se si dimostrasse efficace.

I topi sono un primo assaggio di un'idea chiamata conservazione sintetica, in cui l'ingegneria genetica è vista come un mezzo per far rivivere animali estinti, offrire ricariche genetiche per specie in via di estinzione con pool genetici poco profondi o eliminare i parassiti invasivi che devastano piante e animali nativi.

E i roditori sono in cima alla lista dei piantagrane. Portati da naufragi o marinai, sciamano sulle isole oceaniche, mettendo in pericolo gli uccelli marini autoctoni. Mentre i topi sono il problema più grande, anche i topi causano il caos. Sulle isole del Pacifico sono stati filmati dei topi rosicchiare i pulcini di albatro , che sono indifesi contro di loro.

Tuttavia, i piani del gruppo hanno diviso gli ecologisti, alcuni dei quali vedono un patto con il diavolo nel nuovo, vertiginoso potere di modificare la natura. Conservazione significa prendersi cura del mondo naturale, non reinventarlo, dice Claire Hope Cummings , un avvocato ambientalista che afferma di aver abbandonato il suo sostegno a Island Conservation a causa del suo lavoro di gene drive.

Anche i sostenitori della tecnologia gene-drive affermano che deve essere studiata attentamente e implementata con cautela, e affermano anche che potrebbe non funzionare come pubblicizzato. L'anno scorso, le accademie nazionali degli Stati Uniti hanno consigliato un approccio lento, rilevando che la prova del concetto in alcuni laboratori non è sufficiente per supportare la decisione di rilasciare nell'ambiente organismi che guidano i geni.

Ma è difficile non vedere il potenziale. La Nuova Zelanda, i cui uccelli incapaci di volare sono stati invasi a partire dal 19° secolo da specie portate dagli occidentali, quest'anno annunciato prevede di liberarsi dai predatori entro 30 anni eliminando centinaia di milioni di ratti, opossum e donnole. Il parlamento del paese ha affermato che le unità genetiche potrebbero essere la vera svolta che consente loro di raggiungere l'obiettivo.

Senza esclusione di colpi? Questo è quello che faremmo. Sarebbe fenomenale, dice Campbell, di eliminare le specie di predatori invasive al largo della Nuova Zelanda. Poi, una volta che li abbiamo superati, non vedo perché non dovresti pensare alle aree della terraferma come i bassifondi o gli ecosistemi che anche i topi hanno invaso, dice.

Senza figlia i topi

Un gene drive artificiale è stato dimostrato per la prima volta nei moscerini della frutta solo nel 2015. Nel giro di pochi mesi il concetto è stato esteso alle zanzare e già la tecnologia è considerata abbastanza promettente da aver ottenuto $ 75 milioni da Bill Gates, la cui fondazione sta scommettendo che l'estinzione delle zanzare potrebbe sradicare la malaria dall'Africa.

Quindi era solo questione di tempo - meno di due anni, si è scoperto - prima che la tecnica fosse adattata ai mammiferi.

I due gruppi di scienziati che coordinano il loro lavoro con Island Conservation hanno deciso di rivelare l'entità del loro progresso tecnico Revisione della tecnologia del MIT , citando la necessità di sviluppare una potente tecnologia gene-drive all'aperto anziché a porte chiuse.

È il momento perfetto per discutere dei rischi della tecnologia, afferma Paolo Tommaso , genetista di topi presso l'Università di Adelaide, nell'Australia meridionale. Dobbiamo ancora vedere se funziona. E non sta solo mostrando che funziona, ma quanto è efficiente e stabile.

Thomas dice che lui ei suoi studenti hanno creato topi gene-drive usando CRISPR, la potente tecnologia di modifica del DNA. Per farlo, gli australiani hanno trasformato CRISPR in un gene egoista progettato per trasmettersi a quasi tutta la prole di un topo, piuttosto che solo a metà, come ci si aspetterebbe. Per monitorarne la diffusione, hanno anche attaccato una proteina fluorescente in modo che i topi che la ereditano si illumineranno di rosso quando illuminate di luce nera su di loro.

Con i critici preoccupati per la possibilità che un organismo gene-drive possa sfuggire dal laboratorio, Thomas afferma che il suo laboratorio ha preso precauzioni per prevenire un incidente, inclusa la progettazione di dispositivi di sicurezza in modo che l'unità non possa ancora essere trasmessa ai topi selvatici. Quando gli ho parlato a gennaio, Thomas ha detto che stava per iniziare ad allevare la prima serie di animali da laboratorio per determinare se la guida funziona come previsto. Questo passaggio, portato avanti da alcune generazioni, richiederà diversi mesi.

L'altro team ha sede presso la Texas A&M University ed è guidato da un genetista di topi David Threadgill , che afferma che il suo laboratorio ha progettato topi senza figli di prima generazione. Alcuni vengono ora allevati per determinare se il tratto esclusivamente maschile viene trasmesso alle generazioni future, come si spera.

Invece di CRISPR, il laboratorio di Threadgill ha utilizzato una strategia diversa, sfruttando un gruppo di geni presente in natura chiamato complesso t. Questo elemento genetico riesce anche a diffondersi egoisticamente danneggiando lo sperma che non ce l'ha e favorendo quelli che ce l'hanno, quindi finiscono per fecondare le uova e fare più cuccioli di topo. Versioni del complesso t sono già presenti in molti topi selvatici.

Per rendere i topi senza figli, il team di Threadgill ha introdotto un'ulteriore modifica. Hanno attaccato al complesso t una copia extra di Sry, un gene che si trova normalmente sul cromosoma Y e che determina se un mammifero risulta essere maschio. Se l'unità funziona come previsto, qualcosa che dovrebbe essere chiaro entro poche settimane, più di nove cuccioli di topo su 10 potrebbero ereditare Sry e avere organi sessuali maschili. Rilasciati in numero sufficientemente grande su un'isola, i roditori senza figlie potrebbero, nel corso di diversi mesi o pochi anni, dar luogo a una popolazione di topi che è, per così dire, tutto Topolino e nessuna Minnie. Quindi i topi si estinguerebbero.

Isola dei topi

Island Conservation è stata costituita negli anni '90 e le sue prime imprese nella rimozione di gatti, capre e persino asini selvatici dalla Baja California sono raccontate in Isola dei topi , un resoconto lungo un libro degli sforzi globali di bonifica delle isole, che ormai hanno sradicato i roditori da 500 isole.

Lo svantaggio è che i gruppi di conservazione hanno fatto affidamento sul brodifacoum, una tossina che si dice sia 100 volte più potente del warfarin veleno per topi. I roditori muoiono dissanguati dopo averlo mangiato. Così fanno le aquile calve e i gabbiani abbastanza sfortunati da masticare la preda avvelenata.

In teoria, un gene drive è la soluzione perfetta. Interesserebbe solo una specie ed è del tutto indolore. Ma alcuni scienziati avvertono che la tecnologia potrebbe non funzionare mai come previsto. I topi da laboratorio coccolati messi su un'isola sarebbero i primi ad essere afferrati da un rapace. E le femmine potrebbero essere in grado di fiutare il gene drive, evitare alcuni maschi o persino sviluppare resistenza ad esso. Penso che in realtà ci siano un sacco di cose che potrebbero andare storte, dice Neil Gemmell , ricercatore presso l'Università di Otago in Nuova Zelanda. Se pensi che rilascerai le cose e loro sradicheranno per te, è un grosso errore.

Island Conservation, che inizialmente aveva affermato di voler provare un test offshore entro il 2020, da allora si è tirata indietro da quella previsione, citando questioni tecniche e normative aperte.

Questo non vuol dire che Gemmell non sia interessato. Nel 2016 è stato formalmente lanciato il governo della Nuova Zelanda Predator gratuito 2050 —il suo piano ambizioso per uccidere ogni topo, opossum e donnola attraverso il suo territorio di 103.483 miglia quadrate. I documenti del programma chiamano gene drive una prospettiva realistica e Gemmell fa parte di un comitato che esamina le opzioni.

Usare un assalto genetico insieme a veleno e trappole è probabilmente l'unico modo per garantire che l'eradicazione avvenga a buon mercato e rapidamente, dice Gemmell, ma gli ostacoli sembrano scoraggianti. Anche se le unità funzionano nei topi, nessuno ha mai modificato geneticamente un opossum o una donnola. E come sarebbe un centro di allevamento in grado di produrre migliaia di opossum GM alla settimana? Inoltre, poiché gli opossum si riproducono solo una volta all'anno, potrebbero essere necessari molti anni o decenni prima che un gene drive abbia il suo effetto letale.

L'uso di gene drive non sarà in grado di andare avanti senza un ampio sostegno pubblico. E potrebbe essere difficile da vincere visto come sta già dividendo gli ambientalisti. Alcuni gruppi, come Friends of the Earth, sono profondamente sospettosi di qualsiasi ingegneria genetica e chiamare geni guida una falsa soluzione al vero problema della perdita di biodiversità.

Cummings, l'avvocato ambientale che è anche autrice di un libro critico sugli OGM, afferma di essere anche allarmata dai piani per prendere di mira i topi femmine. Qualsiasi cosa senza figli è un problema, dice. L'intero concetto di 'eliminare la femmina' deve essere considerato filosoficamente ed eticamente. Cummings, che ha ascoltato le argomentazioni di Island Conservation, dice di essere giunta alla conclusione che salvare gli uccelli marini dai topi viene usato per nascondere questa tecnologia, darle una copertura morale, quando potrebbe essere l'arma biologica più pericolosa del mondo.

Le due parti hanno discusso più volte l'anno scorso, l'ultima a dicembre, in un incontro a Cancun della Convenzione delle Nazioni Unite sulla Biodiversità, dove attivisti tra cui Friends of the Earth e ETC Group hanno radunato circa 170 gruppi della società civile chiedendo una moratoria sui gene drive. Una lettera firmato da luminari tra cui la primatologa Jane Goodall ha avvertito che i geni genocidi potrebbero avere conseguenze oltre la nostra comprensione.

Lo sforzo per imporre un divieto è fallito.

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