9 მაგარი გენეტიკური საშუალება, რომლებმაც შესაძლოა ბიომრავალფეროვნება დაზოგონ

კლონირებას შეუძლია იმედი გაუწიოს ჩრდილოეთ თეთრ მარტორქას კრიტიკულად საფრთხეში მყოფთ. სურათი: REUTERS / Christian Hartmann

ნიანან დეგარანინის მავრიკის მთავრობის ეროვნული ოკეანეების საბჭო

რაი ფელანი თანადამფუძნებელი და აღმასრულებელი დირექტორი, Revive & Restore

თომას მალონი კონსერვაციის მეცნიერების, აღორძინებისა და აღდგენის დირექტორი

ეს სტატია მსოფლიო ეკონომიკური ფორუმის ყოველწლიური შეხვედრის ნაწილია

ბიომრავალფეროვნების გლობალური კრიზისის წინაშე ვართ. ყოველწლიურად ათობით ათასი ცხოველის სახეობა გადაშენებულია, მეცნიერთა შეფასებით. Living Planet- ის ინდექსის თანახმად, მსოფლიოს ბიომრავალფეროვნების თითქმის ნახევარი გაქრა 1970-იანი წლებიდან.

ეს შემაშფოთებელი ტენდენციები არ არის შენელებული. მართლაც, მოსახლეობის და ეკონომიკური ზრდა, ჰაბიტატების გავრცელება, ინვაზიური სახეობები, ველური ბუნების დაავადებები და კლიმატის ცვლილება ზრდის ზეწოლას.

სურათი: აღორძინება და აღდგენა

ჩვენი პლანეტის ბიომრავალფეროვნების დაცვის მიზნით, ჩვენ გვჭირდება ინოვაციური ახალი მიდგომები. საბედნიეროდ, მეოთხე ინდუსტრიული რევოლუციის სწრაფი მიღწევები ბიოტექნოლოგიაში პირობა დადო. გენეტიკური და ბიოტექნოლოგიის ახალი საშუალებები უკვე გამოიყენება მედიცინასა და სოფლის მეურნეობის სისტემებში, განსაკუთრებით კულტურებში და შინაურ ცხოველებში. ბიოტექნოლოგია უფრო სწრაფი ტემპით მიიწევს, ვიდრე მურის კანონის თანახმად, რომელმაც დაინახა, რომ მიკროჩიპების გადამუშავების ძალა ორჯერ ორჯერ ხდება, ხოლო ხარჯები ნახევარზე შემცირდა.

როგორც კარლსონის მრუდიდან ჩანს, გენომის თანმიმდევრობის ღირებულება დაეცა 100 მილიონი დოლარიდან 2001 წელს, დღეს 1000 დოლარამდე. ჩვენ ახლა შეგვიძლია არა მხოლოდ ბიოლოგიური კოდის უფრო სწრაფად წაკითხვა, არამედ მასთან ერთად დაწერა და დიზაინის ახალი ფორმებიც.

აქ მოცემულია ცხრა ახალი ან განვითარებადი ბიოტექნოლოგია, რომელთა საშუალებითაც ბუნების დაცვა შეიძლება.

1. ბიობანკინგი და კრიო-დაცვა

Biobanks ინახავს ბიოლოგიურ ნიმუშებს კვლევისთვის და როგორც სარეზერვო რესურსს გენეტიკური მრავალფეროვნების შესანარჩუნებლად. ამის მაგალითებია სან-დიეგოს გაყინული ზოოპარკი, გაყინული თაღოვანი პროექტები და მრავალი სათესლე ბანკი. ნიმუშები გვაწვდიან ქსოვილებს, უჯრედულ ხაზებს და გენეტიკურ ინფორმაციას, რომლებიც შეიძლება შექმნან საფრთხე საფრთხის წინაშე მყოფი ველური ბუნების აღდგენისა და გამოჯანმრთელების საფუძველი. ამის შესაძლებლობის მისაღწევად, უნდა მოხდეს ბიოლოგიური ნიმუშების შეგროვება სახეობათა გადაშენების დროს.

2. უძველესი დნმ

უძველესი დნმ (aDNA) არის დნმ, რომელიც ამოღებულია მუზეუმის ნიმუშებიდან ან არქეოლოგიური ძეგლებიდან ათასობით წლამდე. დნმ სწრაფად მცირდება, ამიტომ aDNA– ს უმეტესი ნაწილი მოდის 50 000 წელზე ახალგაზრდა ასაკისა და ცივი კლიმატიდან. ამოღებული დნმ-ით დაფიქსირებული უძველესი ნიმუში არის ცხელი, რომელიც გაყინული გრუნტისგან იპოვნეს კანადში, იუკონში. იგი დათარიღებულია 560,000-დან 780,000 წლის ასაკამდე.

საკონსერვაციო მიზნებისთვის, aDNA– ს შეუძლია გაანალიზოს ევოლუცია და მოსახლეობის გენეტიკა და გამოავლინოს მავნე მუტაციები, რომლებიც დროთა განმავლობაში განვითარდა. ეს შეიძლება ასევე მოგვცეს საშუალებას, გამოვიყენოთ ღირებული „გადაშენებული ალელები“, დავუბრუნოთ სრული გენეტიკური მრავალფეროვნება იმ სახეობებს, რომლებიც გენეტიკურად განიდევნეს მცირე ან ფრაგმენტულ პოპულაციებს. გადაშენებული სახეობების სიცოცხლეში დაბრუნების პერსპექტივაც კი არსებობს.

(PS. უკაცრავად, არ დინოზავრები. "თქვენ ვერ კლავდებით ქვისგან.")

3. გენომის თანმიმდევრობა

მაღალი გამტარუნარიანობის გენომის თანმიმდევრობა ქმნის საცნობარო გენომს, რომელსაც შეუძლია გენეტიკური სახეობის გაგების საფუძველი, და მომავალში შეიძლება გენეტიკური ინჟინერიის შენობად იქცეს. რამდენიმე ინიციატივა მიმართულია დედამიწაზე ცხოვრების თანმიმდევრობაზე, შეუდარებელი რესურსის შექმნით, ცხოვრების გენეტიკური მრავალფეროვნების მოსაპოვებლად. Genome 10K, Fish-T1K (1,000 თევზის ტრანსკრიპომები) და ფრინველის გენომების პროექტი შესანიშნავი ნიმუშებია.

თანმიმდევრობის სწრაფი საშუალებები, რომლებიც უფრო ნაკლები მოცულობისა აქვთ ვიდრე საცნობარო გენომს, შეიძლება გამოყენებულ იქნას მოსახლეობის ხარჯების ეფექტურად შესწავლის მიზნით. მათ შეუძლიათ უზრუნველყონ კონსერვაციის დაგეგმვის მიზნით, გააუმჯობესონ მეთევზეობა და ველური ბუნების რეგულირება და გააძლიერონ აღდგენის შედეგები.

გენომის მოწინავე თანმიმდევრობა საშუალებას აძლევს მკვლევარებს დაადგინონ გენეტიკური ნიშნები, რომლებიც ახდენენ წინააღმდეგობას დაავადებას ან ადაპტაციური ფიტნეს სხვა ელემენტებს.

4. ბიოინფორმატიკა

ბიოინფორმატიკა - მონაცემთა დამუშავების, დიდი მონაცემების, ხელოვნური ინტელექტისა და ბიოლოგიის გაერთიანება - კონსერვაციის განხორციელების ახალ პერსპექტივებს შემოაქვს. ეს საშუალებას აძლევს გენომს, პროტეომიკასა და ტრანსკრიპტიკას - გენომების, ცილებისა და რნმ-ს ტრანსკრიპტების მეცნიერებებს. გამოთვლითი ენერგიის გაზრდა საშუალებას იძლევა გენეტიკური წინამორბედების უფრო სწრაფად ანალიზირება ველურ სახეობებში ადაპტაციის, გარემოს ცვლილებისადმი დამოკიდებულებისა და სიახლოვის მიმართ.

სურათი: აღორძინება და აღდგენა

5. გენომის რედაქტირება

CRISPR– ის მსგავსმა მიღწევებმა ბოლო ხუთი წლის განმავლობაში გენომის რედაქტირება გაცილებით უფრო ზუსტი და ხელმისაწვდომი გახადა. ველური ბუნების მენეჯერებს ახლა აქვთ მიზნობრივი საშუალება გააქტიურონ დაავადებებისადმი წინააღმდეგობის გაწევა, რაც შესაძლოა საზიანო იყოს. ასევე შესაძლებელია "დაარტყა" გენეტიკური თვისებები სხვა სახეობიდან, რაც შესაძლებლობას მისცემს წინააღმდეგობა გაუწიოს ახალ დაავადებებს. უფრო მეტიც, გენომის რედაქტირებამ შეიძლება დააჩქაროს მყიფე და გადაშენების პირუტყვი მარჯნის რიფის სისტემების განვითარება, რაც მათ უფრო მდგრადი გახდება უფრო თბილი და მჟავე ოკეანეების მიმართ.

6. გენის დრაივი

არა ადგილობრივი მავნე ორგანიზმების, მაგალითად, მღრღნელების, ღორის ღორისა და მწერების შეჭრა, გლობალური საფრთხეა ბიომრავალფეროვნებისთვის, განსაკუთრებით ბიომრავალფეროვნებით მდიდარი პატარა კუნძულებზე. ამგვარი სახეობების აღმოსაფხვრელად ტრადიციული მიდგომები ჩვეულებრივ მოიცავს ძლიერ ბიოციდებს, რომლებსაც შეიძლება ჰქონდეთ მავნე ზემოქმედება. ახალი გენეტიკური საშუალებები შეიძლება დაეხმაროს.

გენური დრაივი არის ის პროცესი, რომლითაც კონკრეტული გენის ან გენის ვარიანტი მემკვიდრეობით მიიღება მაღალი სიხშირით. მაგალითად, ინვაზიური მღრღნელების პრობლემის გადასაჭრელად, გენის წამყვანი შეიძლება გამოყენებულ იქნას ვირთხების კუნძულის პოპულაციის სქესის თანაფარდობის შესაცვლელად, რათა ისინი გახდნენ ყველა მამაკაცი და ვერ შეძლებენ ჯიშის განვითარებას. ამ ტექნოლოგიაში მიღწევებმა შეიძლება დაუშვას ასეთი თვისებები რეგულირებადი, რეგიონალური და შექცევადი.

გენური დრაივის ტექნოლოგიამ შეიძლება დაავადების აღმოფხვრა. შესაძლებელია აღმოფხვრას კოღოების უნარის მატარებელი ადამიანის დაავადებები, როგორიცაა მალარია, ზიკა და დენგე ცხელება, აგრეთვე ველური ბუნების დაავადებები, როგორიცაა ფრინველის მალარია.

თუ პასუხისმგებლობით გამოიყენება, გენი დისკები წარმოადგენენ პოტენციურად გარდაქმნის ახალ საშუალებას. ამასთან, დისკის მაღალი მემკვიდრეობა ხდის გენის წამყვანი ტექნოლოგიის საველე გამოყენებას სავსებით სადავო. კონსერვაციისთვის საბედნიეროდ, მრავალი სხვადასხვა ტიპის გენი წამყვანი ვითარდება, რომლებიც სხვადასხვა მეთოდოლოგიას იყენებენ, რათა თავიდან აიცილონ დისკის გავრცელება სამიზნე პოპულაციის მიღმა.

7. მოწინავე რეპროდუქციული ტექნოლოგიები

გენომია, რეპროდუქციული მოწინავე ტექნიკა და კლონირება ფართოდ გამოიყენება ცხოველთა მეცხოველეობის სექტორში, განსაკუთრებით მსხვილფეხა რქოსანი პირუტყვის ხარისხების წარმოებისთვის და პოლო და შოურუმებში მოქმედი ცხენოსნების ყველაზე მაღალი შემსრულებლებისთვის. როდესაც არსებობს კრიოპრეზირებული ქსოვილები, კლონირება შეიძლება გამოიწვიოს ახალი გენეტიკური მრავალფეროვნება კრიტიკულად გადაშენებულ სახეობებზე, ისევე როგორც მათ, ვინც განიცდიდა მოსახლეობის ჩახშობას. კლონირება ახალ იმედოვნებს ძუძუმწოვრების რამდენიმე სახეობას, მათ შორისაა შავგვრემანი ბორანი ჩრდილოეთ ამერიკაში, ბუკარდო ევროპაში და აფრიკაში ჩრდილოეთ თეთრი თეთრი მარტორქა.

8. ორმაგი RNA

გლობალური ვაჭრობა და მოგზაურობა უნებურად სოკოვან დაავადებებს უქმნის ლანდშაფტებს და სახეობებს, რომლებსაც ევოლუციური დაცვა არ აქვთ. ახალი გენომიური ტექნოლოგიები გთავაზობთ პოტენციურ ინსტრუმენტებს, რომლებიც დაავადების წინააღმდეგობის გადატანასა და ინფექციის ვირუსულობის შემცირებას წარმოადგენს. კერძოდ, მოკლე, ორმაგად მიღებული რნმ (dsRNAs) წარმოიქმნება, როგორც დაავადების მართვის ძლიერი საშუალება.

ამ ტექნოლოგიის შესამუშავებლად მნიშვნელოვანი კომერციული ინვესტიცია განხორციელდა სხვადასხვა სოკოვანი დაავადებების კონტროლისთვის, რომლებიც საფრთხეს უქმნის სასოფლო-სამეურნეო წარმოებას. dsRNA– ები გთავაზობთ ეფექტური, ეკოლოგიურად კეთილგანწყობილ საშუალებას სპეციფიკური პათოგენური სახეობების გასაკონტროლებლად, რომლებიც რამდენიმე მიზნობრივი ეფექტის გარეშეა. ჩრდილოეთ ამერიკაში ბათის პოპულაციები დაეჯახა სოკოვანი პათოგენის გამო, რომელიც ცნობილია როგორც თეთრი ცხვირის სინდრომი. ამ ტექნოლოგიას შეუძლია ამ ჯოხების გადარჩენა და აღდგენა.

9. ველური ბუნების პროდუქტების სინთეზური ალტერნატივა

ბიომექანიკური და სამომხმარებლო გამოყენებისთვის ბუნებრივი პროდუქტების გადაჭარბება კვლავაც იწვევს ან საფრთხეს უქმნის გადაშენებას. სინთეზური ბიოლოგია გვთავაზობს წარმოების ახალ მეთოდებს ველური ბუნების პროდუქტებზე მოთხოვნილების მიწოდების მიზნით. მაგალითად, ცხენოსნური კრაბები, რომლებიც მოჰყავთ და იკვებება უნიკალური ცილისთვის, რომელიც გამოიყენება ინექციური წამლებისა და ვაქცინების უსაფრთხოების ტესტირებისთვის, შეიძლება შეიცვალოს სინთეზური ალტერნატივით.

სურათი: აღორძინება და აღდგენა

ბიომრავალფეროვნება მეოთხე სამრეწველო რევოლუციაში

საზოგადოებრივ-კერძო ახალი პარტნიორობა, კერძო სექტორის ინოვაციების უზრუნველყოფა, საჯარო სექტორის ხელმძღვანელობა და მრავალი ახალი ტექნოლოგია ხელს შეუწყობს ბიომრავალფეროვნების დაცვის ინსტრუმენტის მოდერნიზაციას. ყურადღება უნდა გამახვილდეს ბიოტექნოლოგიის კონსერვაციის ლეგიტიმურობაზე და მისი გამოყენების შესახებ კონსენსუსის შემუშავებაზე.

სწორი გენეტიკური ხელსაწყოებით და პარტნიორობით, ჩვენ შეგვიძლია შევძლოთ ტალღის გადაშენება.

თავდაპირველად გამოქვეყნდა www.weforum.org– ზე.