Инвазивные вредители обходятся сельскохозяйственной промышленности во всем мире в сотни миллионов долларов и представляют собой серьезную угрозу для биоразнообразия и окружающей среды. Распространение вредоносных генов (например, генов, вызывающих бесплодие) через популяции вредителей с использованием технологии генного привода рассматривается как потенциальная «серебряная пуля» для природоохранной науки и сельского хозяйства.
Эта технология также может быть применена в интересах общественного здравоохранения, чтобы контролировать распространение болезней такими животными, как комары.Исследователи из Университета Аделаиды разработали реалистичную математическую модель, чтобы предсказать, можно ли использовать генный драйв для уничтожения популяций инвазивных мышей с островов.
Острова будут наиболее вероятным полигоном для тестирования генов, чтобы свести к минимуму риск распространения среди нецелевых групп населения.Опубликованные в журнале Proceedings of the Royal Society B, исследователи с помощью компьютерного моделирования показали, что однократное введение 100 мышей, несущих ген-драйв, вызывающий бесплодие, может уничтожить популяцию островных мышей в 50 000 особей в течение 4-5 лет.
«Если эта технология будет жизнеспособной, она предлагает гуманное целевое решение для борьбы с инвазивными видами. Она может дополнить или даже заменить традиционные методы борьбы, такие как выбраковка, отлов и травление ядом, а также более совершенные биоконтроли, такие как геморрагическая болезнь кроликов», — говорит ведущий автор и математический эколог доктор Томас Проуз из Школы математических наук Университета Аделаиды.«Наша статья указывает на то, что борьба с популяциями инвазивных вредителей с помощью генного привода может быть осуществима, но, безусловно, шумиха вокруг этой новой технологии все еще в некоторой степени опережает науку».Исследователи нашли способ остановить эволюцию устойчивых генов, что могло помешать использованию этого метода для контроля популяции.
Но, по их словам, критически важен хороший дизайн генного привода.Генные побуждения работают, преодолевая законы естественного отбора, который обычно удаляет вредные гены из популяции.«Новая технология редактирования генов CRISPR / Cas9 позволяет гену воспроизводить себя во время производства яйцеклеток и сперматозоидов — это гарантирует, что он передается следующему поколению и в конечном итоге приводит к распространению среди всей популяции. Наши результаты показывают, что размещение гена Внедрение гена фертильности или жизнеспособности в конечном итоге приведет к краху популяции », — говорит профессор Пол Томас, молекулярный генетик из Школы биологических наук Университета.
Даже в этом случае эволюция все еще нарушает этот процесс, производя устойчивые гены, которые не принимают генный драйв. Исследователи показали, что метод «многократных ударов по воротам» решает эту проблему.
«Следующим необходимым шагом будет развитие генного драйва у лабораторных мышей в безопасных условиях, чтобы позволить более совершенное моделирование этого потенциала для уничтожения вредителей», — говорит профессор Томас. «Это предоставит критически важные данные, необходимые для обсуждения важных вопросов, касающихся биобезопасности, регулирования и этики».