Университет Восточной Англии. под редакцией Сэди Харли , рецензент Эндрю Зинин
Технологии редактирования генов, например, те, что используются в сельском хозяйстве и проектах по воскрешению видов, могут быть перепрофилированы, чтобы предложить то, что международная группа ученых называет преобразующим решением для восстановления генетического разнообразия и спасения исчезающих видов.
В новой статье журнала Nature Reviews Biodiversity Perspective под названием «Геномная инженерия в сохранении и восстановлении биоразнообразия» авторы рассматривают перспективы, проблемы и этические аспекты генной инженерии , а также предлагают подход к ее внедрению в сохранение биоразнообразия . Они утверждают, что редактирование генов может восстановить утраченное генетическое разнообразие у видов, находящихся под угрозой вымирания, используя исторические образцы, такие как ДНК из музейных коллекций , биобанков и родственных видов.
Междисциплинарную группу генетиков и биотехнологов по охране природы возглавляют профессор Кок ван Остерхаут из Университета Восточной Англии (UEA) и доктор Стивен Тернер из Colossal Biosciences в сотрудничестве с Фондом Colossal, Институтом охраны природы и экологии Даррелла (Кентский университет), Институтом Globe (Копенгагенский университет), Фондом дикой природы Маврикия (MWF), Службой национальных парков и охраны природы Маврикия (NPCS) и Фондом дикой природы Даррелла.
«Мы сталкиваемся с самыми быстрыми изменениями окружающей среды за всю историю Земли, и многие виды утратили генетическую изменчивость, необходимую для адаптации и выживания», — сказал профессор ван Остерхаут.
«Генная инженерия позволяет восстановить эту вариацию, будь то повторное введение вариации ДНК, утраченной из генов иммунной системы, которую мы можем извлечь из музейных образцов, или заимствование генов устойчивости к климату у близкородственных видов .
«Чтобы обеспечить долгосрочное выживание видов, находящихся под угрозой исчезновения, мы считаем, что необходимо использовать новые технологические достижения наряду с традиционными подходами к охране природы».
Успехи в области охраны природы, такие как разведение в неволе и защита среды обитания, часто направлены на увеличение численности популяции, но мало что делают для восполнения вариантов генов, утраченных при резком падении численности вида. По мере восстановления популяции могут остаться в ловушке с уменьшенной генетической вариативностью и высоким уровнем вредных мутаций – явление, известное как геномная эрозия. Без вмешательства виды, восстановившиеся после популяционного спада, могут остаться генетически дезадаптированными и менее устойчивыми к будущим угрозам, таким как новые болезни или изменение климата.
Одним из примеров этого является розовый голубь, популяция которого была спасена от вымирания — с примерно 10 особей до более чем 600 птиц — благодаря десятилетиям усилий по разведению в неволе и реинтродукции на Маврикии.
Несколько авторов изучили генетику голубя и обнаружили, что, несмотря на восстановление популяции, он продолжает испытывать значительную геномную эрозию и, вероятно, вымрет в ближайшие 50–100 лет. Следующая задача — восстановить утраченное генетическое разнообразие, чтобы позволить ему адаптироваться к будущим изменениям окружающей среды. Генная инженерия может сделать это возможным. Эта технология уже широко распространена в сельском хозяйстве: культуры, устойчивые к вредителям и засухе, выращиваются на миллионах гектаров по всему миру. Недавние заявления о планах по возрождению вымерших видов ещё больше подчеркнули её потенциал.
«Те же технологические достижения, которые позволяют нам внедрять гены мамонтов в геном слона, можно использовать для спасения видов, находящихся на грани вымирания», — заявила доктор Бет Шапиро, главный научный сотрудник Colossal Biosciences. «Мы обязаны снизить риск вымирания, с которым сегодня сталкиваются тысячи видов».
Ученые выделяют три основных направления применения редактирования генов в области охраны природы:
- Восстановление утраченных вариаций — возвращение генетического разнообразия, утраченного в генофонде современных популяций видов, находящихся под угрозой исчезновения, с использованием образцов ДНК видов, собранных десятилетия или даже столетия назад и хранящихся в музеях естественной истории по всему миру.
- Облегченная адаптация — внедрение генов от родственных, более приспособленных видов для придания таких признаков, как устойчивость к жаре или патогенам, что позволяет видам, находящимся под угрозой исчезновения, адаптироваться к быстрым изменениям окружающей среды.
- Сокращение вредных мутаций. Популяции, численность которых ранее резко сократилась, часто являются носителями вредных мутаций, которые закрепились случайно. Поэтому целенаправленное редактирование генов может заменить эти мутации здоровым вариантом, существовавшим до резкого сокращения численности популяции, что может привести к повышению фертильности, выживаемости и общего состояния здоровья.
Они также рассматривают риски, такие как нецелевые генетические модификации и непреднамеренное дальнейшее сокращение генетического разнообразия , предупреждая, что подходы остаются экспериментальными. Подчеркивается необходимость поэтапных, маломасштабных испытаний и тщательного долгосрочного мониторинга эволюционных и экологических последствий, а также активного взаимодействия с местными сообществами, коренными народами и широкой общественностью перед их широкомасштабным внедрением. Авторы подчеркивают, что генетические вмешательства должны дополнять, а не заменять восстановление среды обитания и традиционные природоохранные меры.
«Биоразнообразие сталкивается с беспрецедентными угрозами, которые требуют беспрецедентных решений», — заявил доцент Эрнан Моралес из Globe Institute.
«Редактирование генома не заменит защиту видов и никогда не станет волшебным средством — его роль должна быть тщательно оценена наряду с устоявшимися стратегиями сохранения как часть более широкого, комплексного подхода, где защита видов является руководящим принципом». Инициативы, основанные на биотехнологиях, также могут привлечь новых инвесторов и экспертов, потенциально создавая новые преимущества для существующих программ по исчезающим видам .
Дополнительная информация: Кок ван Остерхаут и др., Генная инженерия в сохранении и восстановлении биоразнообразия, Nature Reviews Biodiversity (2025). DOI: 10.1038/s44358-025-00065-6
Предоставлено Университетом Восточной Англии
Исследуйте дальше — Исследование показало, что не все так радужно для розового голубя