Может ли что-то пойти не так, если ГМ-крыс выпустить на волю?
Галапагосские острова известны своей чудесной флорой и фауной. Эти острова похожи на драгоценность, которая плавает на поверхности океана. Экзотические птицы, черепахи, игуаны — все это привлекает внимание человека. Но сейчас фауна островов становится несколько однообразной: на островах все больше крыс и мышей. Речь идет о серых и черных крысах. Они прибыли сюда в XVII веке с пиратскими и китобойными судами. И сразу же по прибытию крысы и мыши принялись за обычное дело — поедание яиц и вылупившихся птенцов, черепашат или игуанок. Грызуны уничтожают те чудеса, что так удивили и вдохновили в свое время Чарлза Дарвина. Если бы не Галапагосы, то «Происхождение видов», возможно, так бы и не было опубликовано.
Как бы там ни было, но Галапагосским островам угрожает серьезная опасность со стороны крыс и мышей. Грызуны могут извести большую часть живности в этом месте, как они это сделали на многих других островах. Отличный климат, много еды, отсутствие врагов — все это позволяет грызунам размножаться едва ли не в геометрической прогрессии. Но, возможно, ситуация еще не безнадежна: Island Conservation, некоммерческая организация, которая защищает острова от инвазивных видов, предложила интересный план. Он заключается в том, чтобы генетически модифицировать грызунов. Модификация приведет к появлению лишь самцов, самки в будущих поколениях появляться не будут.
Помогать в редактировании и изменении генома крыс и мышей ученым будет метод Crispr. В 2012—2013 годах в генной инженерии появились принципиально новые методы манипулирования генетическим материалом, основанные на применении систем CRISPR-Cas. Данные методы пригодны для целенаправленного редактирования геномов как прокариот, так и эукариот (хотя последние не имеют собственных систем CRISPR-Cas, однако выяснилось, что искусственно введённые в эукариотную клетку элементы системы CRISPR-Cas бактериального происхождения способны функционировать и в новой среде). При этом современные технологии CRISPR-Cas используют белок Cas9, одинаковый для всех локусов-мишеней, а специфичность действия определяется не белком, а crРНК.
Пока что это только идея, проект далек от реализации. Но его обсуждают ученые, и, возможно, вскоре проект начнут выполнять. Сделать всех грызунов самцами — только одна из идей, но она выглядит реализуемой. Специалисты предлагают использовать измененные участки генотипа грызунов, которые будут внедрены в генотип ряда крыс и мышей, а тех отпустят на волю. В результате этот участок быстро распространится в популяции — гораздо быстрее, чем любой обычный ген. Можно сказать, что этот метод ускоряет эволюцию. Такой метод может быть и опасным, непредсказуемым; как только искусственный участок генома начинает распространяться в естественных условиях, в пределах популяции целевых организмов, его уже невозможно уничтожить, вырезать из ДНК. Поэтому ученые сперва тщательно изучат этот метод в лабораторных условиях, а затем уже будут работать в полевых условиях.
Отмечу, что методика отнюдь не нова. Не так давно ученые изменили геном малярийных комаров таким образом, что возбудители малярии просто не выживали в организме носителя. ГМ-комары стали стерильными, если так можно выразиться. Для создания антималярийных комаров ученые вели ДНК-элемент в геном Anopheles stephensi, результатом чего стала 99,5% эффективность блокирования переноса возбудителя малярии этим видом комаров. В Азии именно вид Anopheles stephensi является основным переносчиком малярии.
Аналогичным образом можно бороться с теми видами комаров, которые распространяют другие заболевания, включая лихорадку Денге и лихорадку Зика.
Но поможет ли методика, опробованная на комарах, в случае с грызунами, гораздо более сложными организмами? Ведь если что-то пойдет не так, ситуация может стать неуправляемой. Да и многие ученые выступают против изменения генома организмов, которых планируют выпускать на волю, а не держать в лаборатории.
Как считают некоторые специалисты, вовсе неважно, кто что думает о модифицировании генома живых организмов, если речь идет о спасении островов и защите природных экосистем, защите эндемиков. При этом речь идет о небольших островах, которые удалены на очень значительное расстояние от материка. Это, если так можно выразиться, лаборатория, созданная самой природой. Если что-то пойдет не так, за пределы островов проблема не выйдет (во всяком случае, хотелось бы так думать).
Генофонд и биоразнообразие Галапагосов — слишком ценны, чтобы отдавать их без боя обычным грызунам.
Плюс ко всему, геном грызунов, особенно мышей и крыс, очень хорошо знаком ученым, которые работают с этими животными десятки лет в лабораториях. Идея применить генетику для защиты островов высказывалась учеными еще до того, как метод Crispr стал популярным. Сейчас, возможно, как раз пришло время реализовать задуманное. Island Conservation сейчас формирует команду из собственных представителей, представителей Министерства сельского хозяйства США, Государственного объединения научных и прикладных исследований Австралии для работы над этим проектом.
Если ученым удастся изменить соответствующий участок ДНК, будет получено разрешение на выпуск ГМ-грызунов на волю, а также все пойдет, как запланировано — острова удастся спасти. Сейчас на Галапагосах с крысами и мышами борются при помощи ядохимикатов, но это тоже палка о двух концах — от яда гибнут отнюдь не только грызуны. В плане генетиков довольно много «если», но ученые решали и гораздо более сложные проблемы. Так что все может получиться.
Прощайте, грызуны?
Сейчас проекты с использованием такого мощного инструмента, как генная инженерия, разрабатываются и в других странах. К примеру, планируется уничтожить или обезвредить комаров, которые распространяют возбудителей малярии на Гавайских островах, контролировать распространение черных васильков (инвазивный вид) в лесах США.
Галапагосские острова известны своей чудесной флорой и фауной. Эти острова похожи на драгоценность, которая плавает на поверхности океана. Экзотические птицы, черепахи, игуаны — все это привлекает внимание человека. Но сейчас фауна островов становится несколько однообразной: на островах все больше крыс и мышей. Речь идет о серых и черных крысах. Они прибыли сюда в XVII веке с пиратскими и китобойными судами. И сразу же по прибытию крысы и мыши принялись за обычное дело — поедание яиц и вылупившихся птенцов, черепашат или игуанок. Грызуны уничтожают те чудеса, что так удивили и вдохновили в свое время Чарлза Дарвина. Если бы не Галапагосы, то «Происхождение видов», возможно, так бы и не было опубликовано.
Как бы там ни было, но Галапагосским островам угрожает серьезная опасность со стороны крыс и мышей. Грызуны могут извести большую часть живности в этом месте, как они это сделали на многих других островах. Отличный климат, много еды, отсутствие врагов — все это позволяет грызунам размножаться едва ли не в геометрической прогрессии. Но, возможно, ситуация еще не безнадежна: Island Conservation, некоммерческая организация, которая защищает острова от инвазивных видов, предложила интересный план. Он заключается в том, чтобы генетически модифицировать грызунов. Модификация приведет к появлению лишь самцов, самки в будущих поколениях появляться не будут.
Помогать в редактировании и изменении генома крыс и мышей ученым будет метод Crispr. В 2012—2013 годах в генной инженерии появились принципиально новые методы манипулирования генетическим материалом, основанные на применении систем CRISPR-Cas. Данные методы пригодны для целенаправленного редактирования геномов как прокариот, так и эукариот (хотя последние не имеют собственных систем CRISPR-Cas, однако выяснилось, что искусственно введённые в эукариотную клетку элементы системы CRISPR-Cas бактериального происхождения способны функционировать и в новой среде). При этом современные технологии CRISPR-Cas используют белок Cas9, одинаковый для всех локусов-мишеней, а специфичность действия определяется не белком, а crРНК.
Пока что это только идея, проект далек от реализации. Но его обсуждают ученые, и, возможно, вскоре проект начнут выполнять. Сделать всех грызунов самцами — только одна из идей, но она выглядит реализуемой. Специалисты предлагают использовать измененные участки генотипа грызунов, которые будут внедрены в генотип ряда крыс и мышей, а тех отпустят на волю. В результате этот участок быстро распространится в популяции — гораздо быстрее, чем любой обычный ген. Можно сказать, что этот метод ускоряет эволюцию. Такой метод может быть и опасным, непредсказуемым; как только искусственный участок генома начинает распространяться в естественных условиях, в пределах популяции целевых организмов, его уже невозможно уничтожить, вырезать из ДНК. Поэтому ученые сперва тщательно изучат этот метод в лабораторных условиях, а затем уже будут работать в полевых условиях.
Отмечу, что методика отнюдь не нова. Не так давно ученые изменили геном малярийных комаров таким образом, что возбудители малярии просто не выживали в организме носителя. ГМ-комары стали стерильными, если так можно выразиться. Для создания антималярийных комаров ученые вели ДНК-элемент в геном Anopheles stephensi, результатом чего стала 99,5% эффективность блокирования переноса возбудителя малярии этим видом комаров. В Азии именно вид Anopheles stephensi является основным переносчиком малярии.
Аналогичным образом можно бороться с теми видами комаров, которые распространяют другие заболевания, включая лихорадку Денге и лихорадку Зика.
Но поможет ли методика, опробованная на комарах, в случае с грызунами, гораздо более сложными организмами? Ведь если что-то пойдет не так, ситуация может стать неуправляемой. Да и многие ученые выступают против изменения генома организмов, которых планируют выпускать на волю, а не держать в лаборатории.
Новое время — новые методы
Как считают некоторые специалисты, вовсе неважно, кто что думает о модифицировании генома живых организмов, если речь идет о спасении островов и защите природных экосистем, защите эндемиков. При этом речь идет о небольших островах, которые удалены на очень значительное расстояние от материка. Это, если так можно выразиться, лаборатория, созданная самой природой. Если что-то пойдет не так, за пределы островов проблема не выйдет (во всяком случае, хотелось бы так думать).
Генофонд и биоразнообразие Галапагосов — слишком ценны, чтобы отдавать их без боя обычным грызунам.
Плюс ко всему, геном грызунов, особенно мышей и крыс, очень хорошо знаком ученым, которые работают с этими животными десятки лет в лабораториях. Идея применить генетику для защиты островов высказывалась учеными еще до того, как метод Crispr стал популярным. Сейчас, возможно, как раз пришло время реализовать задуманное. Island Conservation сейчас формирует команду из собственных представителей, представителей Министерства сельского хозяйства США, Государственного объединения научных и прикладных исследований Австралии для работы над этим проектом.
Если ученым удастся изменить соответствующий участок ДНК, будет получено разрешение на выпуск ГМ-грызунов на волю, а также все пойдет, как запланировано — острова удастся спасти. Сейчас на Галапагосах с крысами и мышами борются при помощи ядохимикатов, но это тоже палка о двух концах — от яда гибнут отнюдь не только грызуны. В плане генетиков довольно много «если», но ученые решали и гораздо более сложные проблемы. Так что все может получиться.
Прощайте, грызуны?
Сейчас проекты с использованием такого мощного инструмента, как генная инженерия, разрабатываются и в других странах. К примеру, планируется уничтожить или обезвредить комаров, которые распространяют возбудителей малярии на Гавайских островах, контролировать распространение черных васильков (инвазивный вид) в лесах США.
