9 eines genètiques fresques que podrien estalviar biodiversitat

La clonació podria proporcionar esperances per a rinoceroses blanques del nord en perill crític. Imatge: REUTERS / Christian Hartmann

Nishan Degnarain Consell Nacional de l'Oceà del Govern de Maurici

Ryan Phelan cofundador i director executiu, Revive & Restore

Thomas Maloney, director de Ciències de la conservació, reviu i restaura

Aquest article forma part de la reunió anual del Fòrum Econòmic Mundial

Ens trobem davant d’una crisi mundial de biodiversitat. Els científics estimen desenes de milers d'espècies animals cada any. Gairebé la meitat de la biodiversitat mundial ha desaparegut des dels anys setanta, segons l’índex Living Planet.

Aquestes tendències inquietants no mostren cap signe d’alentiment. En efecte, el creixement demogràfic i econòmic, la destrucció general de l’hàbitat, les espècies invasores, les malalties de la vida salvatge i el canvi climàtic augmenten la pressió.

Imatge: Reviu i Restaura

Per salvaguardar la biodiversitat del nostre planeta, necessitem nous enfocaments innovadors. Afortunadament, els ràpids avenços de la Quarta Revolució Industrial en biotecnologia són prometedors. Ja s’estan utilitzant noves eines genètiques i biotecnològiques en medicina i sistemes agrícoles, especialment en cultius i animals domèstics. La biotecnologia avança a un ritme encara més ràpid que la de la llei de Moore, que va veure que la potència de processament de microxip es va duplicar cada dos anys, mentre que els costos van caure a la meitat.

Tal com mostra la corba de Carlson anterior, el cost de seqüenciar un genoma ha passat dels 100 milions de dòlars el 2001 a sota dels 1.000 dòlars actuals. Ara som capaços de llegir només el codi biològic més ràpidament, sinó també d’escriure i dissenyar-lo de noves maneres.

Aquí hi ha nou biotecnologies noves o emergents que podrien ajudar a salvaguardar la natura.

1. Biobanc i crio-preservació

Els biobancs emmagatzemen mostres biològiques per a la investigació i com a recurs de còpia de seguretat per preservar la diversitat genètica. En són exemples el Zoo Frozen de San Diego, els projectes Frozen Ark i nombrosos bancs de llavors. Les mostres proporcionen teixits, línies cel·lulars i informació genètica que poden constituir la base per restaurar i recuperar la vida salvatge en perill d'extinció. Per possibilitar-ho, s’ha de fer una recollida continuada de mostres biològiques d’espècies en situació d’extinció.

2. ADN antic

L’ADN antic (ADADN) és l’ADN que s’ha extret d’exemplars de museus o jaciments arqueològics fins a milers d’anys d’antiguitat. L’ADN es degrada ràpidament, de manera que la majoria d’ADNA prové de mostres menors de 50.000 anys i de climes freds. L'exemplar més antic registrat amb ADN recuperable és un cavall descobert des de terra congelada a Yukon, Canadà. Té una antiguitat d'entre 560.000 i 780.000 anys.

A efectes de conservació, el ADNAD pot donar a conèixer l'evolució i la genètica de la població i revelar mutacions perjudicials que s'han desenvolupat amb el pas del temps. També ens pot permetre recuperar valuosos “al·lels extingits”, per retornar la diversitat genètica plena a espècies que han estat esgotades genèticament per poblacions petites o fragmentades. Fins i tot hi ha la perspectiva de tornar les espècies extingides a la vida i els seus antics papers ecològics en estat salvatge.

(PS. Ho sento, no hi ha dinosaures. "No es pot clonar de la pedra".)

3. Seqüenciació del genoma

La seqüenciació del genoma amb un gran rendiment crea un genoma de referència que pot proporcionar els fonaments per comprendre genèticament una espècie i, en el futur, pot constituir les bases per a l'enginyeria genètica. Diverses iniciatives estan enfocades a seqüenciar la vida a la Terra, creant un recurs inigualable per capturar la diversitat genètica de la vida. En són exemples notables el Genoma 10K, el Fish-T1K (transcriptomes de 1.000 peixos) i el Projecte de genomes aviaris.

Les eines de seqüenciació ràpida, amb una cobertura inferior a un genoma de referència, es poden utilitzar per estudiar les poblacions de manera rendible. Poden proporcionar informació sobre la planificació de la conservació, millorar la regulació pesquera i la vida salvatge i millorar els resultats de restauració.

La seqüenciació avançada del genoma permet als investigadors identificar marcadors genètics que transmeten resistència a la malaltia o altres elements de forma adaptativa.

4. Bioinformàtica

La bioinformàtica: la fusió del processament de dades, big data, intel·ligència artificial i biologia, aporta noves perspectives sobre els esforços de conservació. Permet la genòmica, la proteòmica i la transcriptòmica: les ciències dels genomes, les proteïnes i les transcripcions d’ARN, respectivament. L’augment de la potència informàtica permet l’anàlisi més ràpid dels precursors genètics a l’adaptació, la resiliència al canvi ambiental i la relació entre espècies salvatges.

Imatge: Revive & Restore

5. Edició del genoma

Avenços com CRISPR ha fet que l’edició del genoma sigui molt més precisa i accessible durant els últims cinc anys. Els gestors de la vida salvatge tenen ara una forma dirigida d’activar la resistència a malalties que poden estar latents. També es pot "treure" els trets genètics d'una altra espècie, permetent la resistència a les noves malalties. A més, l’edició del genoma podria accelerar el desenvolupament de sistemes d’esculls de coral fràgils i en perill d’extinció, fent-los més resistents a oceans més càlids i àcids.

6. Unitat gènica

La invasió d’espècies de plagues no autòctones, com ara rosegadors, porcs i insectes, és una amenaça global significativa per a la biodiversitat, especialment a les petites illes riques en biodiversitat. Els enfocaments tradicionals per eradicar aquestes espècies solen implicar poderosos biocides que poden tenir efectes nocius fora de la destinació. Podeu ajudar-vos noves eines genètiques.

Una unitat gènica és el procés pel qual s’hereta un gen o una variant de gen particular a una alta freqüència. Per exemple, per abordar el problema dels rosegadors invasius, es podria aplicar una unitat gènica per alterar la proporció de sexe d’una població insular de rates de manera que es converteixin en tots els mascles i no es poguessin reproduir. Els avenços en aquesta tecnologia poden permetre que aquests trets siguin ajustables, regionals i reversibles.

La tecnologia de transmissió gènica podria eradicar la malaltia. Es pot eliminar la capacitat del mosquit de portar malalties humanes com la malària, el zika i la febre del dengue, així com malalties de la vida salvatge com la malària aviària.

Si s'apliquen de manera responsable, les unitats gèniques representen una nova eina potencialment transformadora. Tanmateix, l’alta herència de la unitat fa que l’aplicació de camp de la tecnologia d’unitat gènica sigui comprensiblement controvertida. Afortunadament, per a la conservació, es desenvolupen diversos tipus diferents d’unitats gèniques, desplegant diferents metodologies per evitar la propagació del disc més enllà de la població objectiu.

7. Tecnologies de reproducció avançades

La genòmica, les tècniques de reproducció avançades i la clonació s’estan aplicant àmpliament al sector de la cria d’animals, particularment en la producció de toros per a la cria de bestiar boví i per als atletes equins de millor rendiment en el polo i el showjumping. Quan hi ha teixits criopreservats, la clonació pot aportar una nova diversitat genètica tant a espècies criticades com a aquelles que han patit un coll d’ampolla de la població. La clonació ofereix una nova esperança per a diverses espècies de mamífers, incloent el fuet de peu negre a Amèrica del Nord, el bucardo a Europa i el rinoceront blanc del nord d'Àfrica.

8. ARN bicatenari

El comerç mundial i els viatges introdueixen inadvertidament malalties fongs a paisatges i espècies que no tenen una defensa evolucionada. Les noves tecnologies genòmiques proporcionen un conjunt d'eines potencials per transmetre resistència a les malalties i reduir la virulència d'una infecció. En particular, apareixen apareixent uns ARN curts de doble cadena (ARNs) com una eina poderosa de control de malalties.

Hi ha hagut una inversió comercial important per desenvolupar aquesta tecnologia per al control de diverses malalties fúngiques que amenacen la producció agrícola. Els ARNs ofereixen una forma eficaç i respectuosa amb el medi ambient de controlar espècies patogèniques específiques amb pocs efectes fora de la destinació. Les poblacions de ratpenats a Amèrica del Nord s’han estavellat a causa d’un patogen de fongs conegut com a síndrome del nas blanc. Aquesta tecnologia podria permetre a aquests ratpenats sobreviure i recuperar-se.

9. Alternatives sintètiques als productes de la vida salvatge

L’ús excessiu de productes naturals per a ús biomèdic i de consum segueix provocant o amenaçant extincions. La biologia sintètica ofereix nous mètodes de fabricació per suplir la demanda de productes per a la vida salvatge. Per exemple, els crancs de ferradura, que es cullen i purguen per una proteïna única utilitzada en les proves de seguretat de fàrmacs i vacunes injectables, podrien ser substituïts per una alternativa sintètica.

Imatge: Reviu i Restaura

Biodiversitat a la quarta revolució industrial

Una nova associació pública-privada, que aprofiti la innovació del sector privat, la gestió del sector públic i diverses noves tecnologies podria ajudar a modernitzar la caixa d’eines de conservació de la biodiversitat. També s’ha de centrar l’atenció en la legitimitat de la biotecnologia per a la conservació i en el desenvolupament d’un consens sobre el seu ús.

Amb les eines i col·laboracions genètiques adequades, potser podrem extingir la marea.

Publicat originalment a www.weforum.org.