9 cool na genetic tool na maaaring makatipid ng biodiversity

Ang Cloning ay maaaring magbigay ng pag-asa para sa critically endangered hilagang puting rhinoceroses. Larawan: REUTERS / Christian Hartmann

Nishan Degnarain National Ocean Council ng Pamahalaan ng Mauritius

Ryan Phelan Co-Founder at Executive Director, muling buhayin at ibalik

Si Thomas Maloney Director ng Conservation Science, Revive at Ibalik

Ang artikulong ito ay bahagi ng World Economic Forum Taunang Pagpupulong

Kami ay nahaharap sa isang pandaigdigang krisis sa biodiversity. Libu-libong mga hayop na species ay nagiging nawawala taun-taon, tantiya ng mga siyentipiko. Halos kalahati ng biodiversity sa mundo ay nawala mula noong 1970s, ayon sa Living Planet Index.

Ang mga nakakabagabag na uso na ito ay hindi nagpapakita ng tanda ng pagbagal. Sa katunayan, ang paglaki ng populasyon at pang-ekonomiya, malawakang pagkawasak ng tirahan, nagsasalakay na mga species, sakit sa wildlife at pagbabago ng klima ay nagdaragdag ng presyon.

Larawan: I-revive at Ibalik

Upang mapangalagaan ang biodiversity ng ating planeta, kailangan namin ng mga makabagong diskarte. Sa kabutihang palad, ang mabilis na pagsulong ng Ika-apat na Rebolusyong Pang-industriya sa biotechnology. Ang mga bagong kasangkapan sa genetic at biotechnology ay ginagamit na sa mga sistema ng gamot at agrikultura, lalo na sa mga pananim at mga hayop sa domestic. Ang Biotechnology ay sumusulong sa mas mabilis na rate kaysa sa Batas sa Moore, na nakita ang doble na pagpoproseso ng microchip tuwing dalawang taon habang ang mga gastos ay nahulog sa kalahati.

Tulad ng ipinakita sa curve ng Carlson sa itaas, ang gastos ng pagkakasunud-sunod ng isang genome ay bumagsak mula sa $ 100 milyon noong 2001 hanggang sa ibaba $ 1000 ngayon. Kami ay ngayon hindi lamang upang basahin ang biological code nang mas mabilis, ngunit din upang sumulat at magdisenyo kasama nito sa mga bagong paraan.

Narito ang siyam na bago o umuusbong na biotechnologies na makakatulong sa pangangalaga sa kalikasan.

1. Biobanking at pag-iingat ng cryo

Ang Biobanks ay nag-iimbak ng mga biological sample para sa pananaliksik at bilang isang back-up na mapagkukunan upang mapanatili ang pagkakaiba-iba ng genetic. Kabilang sa mga halimbawa ang San Diego Frozen Zoo, ang Frozen Ark na proyekto, at maraming mga bangko ng binhi. Nagbibigay ang mga halimbawa ng mga tisyu, linya ng cell at impormasyong genetic na maaaring mabuo ang batayan para sa pagpapanumbalik at paggaling ng mga endangered wildlife. Upang paganahin ito, ang patuloy na koleksyon ng mga biological sample mula sa mga species na nahaharap sa pagkalipol ay dapat na maganap.

2. Sinaunang DNA

Ang Sinaunang DNA (aDNA) ay DNA na nakuha mula sa mga specimen ng museo o mga site ng arkeolohiko hanggang libu-libong taong gulang. Ang DNA ay mabilis na nagpapabagal, kaya ang karamihan sa aDNA ay nagmula sa mga halimbawang mas bata sa 50,000 taong gulang, at mula sa malamig na mga klima. Ang pinakalumang ispesimen na naitala na nakuha ng DNA ay isang kabayo na hindi nakuha mula sa nagyeyelo na lupa sa Yukon, Canada. Ito ay napetsahan sa pagitan ng 560,000 hanggang 780,000 taong gulang.

Para sa mga layunin ng pag-iingat, ang aDNA ay maaaring magbigay ng pananaw sa ebolusyon at genetika ng populasyon, at ibunyag ang hindi kanais-nais na mga mutasyon na nabuo sa paglipas ng panahon. Pinahihintulutan din nito na mabawi ang mahalagang "natapos na mga alelasyon", upang ibalik ang buong genetic pagkakaiba-iba sa mga species na na-genetic ng genetically ng mga maliit o fragmented na populasyon. Mayroong kahit na ang pag-asa ng pagbabalik ng mga nawawalang mga species sa buhay at sa kanilang mga dating tungkulin sa ekolohiya sa ligaw.

(PS. Paumanhin, walang mga dinosaur. "Hindi ka maaaring mag-clone mula sa bato.")

3. Pagkakasunud-sunod ng Genome

Ang pagkakasunud-sunod ng genome ng high-throughput ay lumilikha ng isang sanggunian na sanggunian na maaaring magbigay ng pundasyon para sa pag-unawa sa isang species na genetically, at maaaring kumilos bilang mga bloke ng gusali para sa genetic engineering sa hinaharap. Maraming mga inisyatibo ay nakatuon sa pagkakasunud-sunod ng buhay sa Earth, na lumilikha ng isang walang kapantay na mapagkukunan upang makuha ang pagkakaiba-iba ng genetic ng buhay. Ang Genome 10K, ang Fish-T1K (transcriptomes ng 1,000 mga isda) at ang Avian Genomes Project ay mga pambihirang halimbawa.

Ang mga mabilis na pagkakasunud-sunod ng mga kasangkapan, na may mas mababang saklaw kaysa sa isang sanggunian na genome, ay maaaring magamit upang pag-aralan ang mga populasyon nang mabisa. Maaari silang magbigay ng pananaw para sa pagpaplano ng pag-iingat, pagbutihin ang mga pangingisda at regulasyon ng wildlife, at pagbutihin ang mga resulta ng pagpapanumbalik.

Ang pagkakasunud-sunod ng advanced na genome ay nagbibigay-daan sa mga mananaliksik na makilala ang mga genetic marker na naghahatid ng pagtutol sa sakit, o iba pang mga elemento ng adaptive fitness.

4. Mga Bioinformatics

Ang mga Bioinformatics - ang pagsasama-sama ng pagproseso ng data, malaking data, artipisyal na katalinuhan at biology - ay nagdudulot ng mga bagong pananaw sa mga pagsusumikap sa pag-iingat. Pinapayagan nito ang genomics, proteomics at transcriptomics - ang mga agham ng genome, protina at RNA transcript, ayon sa pagkakabanggit. Ang pagtaas ng lakas ng computing ay nagbibigay-daan sa mas mabilis na pagsusuri ng genetic precursors sa pagbagay, nababanat sa pagbabago ng kapaligiran at pagkakaugnay sa mga ligaw na species.

Larawan: Muling buhayin at Ibalik

5. Pag-edit ng Genome

Ang mga pagsulong tulad ng CRISPR ay gumawa ng genome pag-edit ng mas tumpak at naa-access sa nakaraang limang taon. Ang mga tagapamahala ng wildlife ngayon ay may target na paraan upang maisaaktibo ang paglaban sa sakit na maaaring maging dormant. Posible ring "kumatok" sa mga genetic na katangian mula sa ibang species, na nagpapagana ng pagtutol sa mga bagong sakit. Bukod dito, ang pag-edit ng genome ay maaaring mapabilis ang pag-unlad ng marupok at nanganganib na mga coral reef system, na ginagawang mas nababanat sa mas mainit at mas acidic na karagatan.

6. Gene drive

Ang pagsalakay ng mga di-katutubong species ng peste, tulad ng mga rodents, feral na mga baboy at insekto, ay isang makabuluhang pandaigdigang banta sa biodiversity, lalo na sa mga maliliit na isla na mayaman sa biodiversity. Ang mga tradisyunal na diskarte upang matanggal ang mga naturang species ay karaniwang nagsasangkot ng malakas na mga biocides na maaaring magkaroon ng mapanganib na mga off-target na epekto. Maaaring makatulong ang mga bagong kasangkapan sa genetic.

Ang isang gene drive ay ang proseso kung saan ang isang partikular na gen o variant ng gene ay minana sa isang mataas na dalas. Halimbawa, upang matugunan ang problema ng nagsasalakay na mga rodent, maaaring mag-apply ang isang gene drive upang mabago ang sex ratio ng isang populasyon ng isla ng mga daga upang sila ay maging lahat ng lalaki, at hindi mabibigo. Ang mga pagsulong sa teknolohiyang ito ay maaaring payagan ang mga ganyang katangian na maaaring iakma, panrehiyon at mababalik.

Ang teknolohiya ng pagmamaneho ng Gene ay maaaring matanggal ang sakit. Mukhang posible na maalis ang kakayahan ng isang lamok na magdala ng mga sakit sa tao tulad ng malaria, zika at dengue fever, pati na rin ang mga wildlife disease tulad ng avian malaria.

Kung responsable na inilalapat, ang mga drive ng gene ay kumakatawan sa isang potensyal na pagbabago ng bagong tool. Gayunpaman, ang mataas na pamana ng drive ay gumagawa ng aplikasyon ng larangan ng teknolohiya ng gene drive na maliwanag na kontrobersyal. Sa kabutihang palad para sa pag-iingat, maraming iba't ibang mga uri ng gene drive ang nasa pagbuo, na gumagamit ng iba't ibang mga pamamaraan upang maiwasan ang pagkalat ng drive na lampas sa target na populasyon.

7. Mga advanced na teknolohiyang reproduktibo

Ang mga genomics, advanced na pamamaraan ng pag-reproduktibo at pag-clone ay nagiging malawak na inilalapat sa sektor ng pag-aasawa ng hayop, lalo na sa paggawa ng mga toro para sa pag-aanak ng baka at para sa mga top na gumaganap na pantay na atleta sa polo at showjumping. Kapag may mga cryopreserved na tisyu, ang pag-clone ay maaaring magdala ng bagong pagkakaiba-iba ng genetic sa mga critically imperiled species, pati na rin sa mga na nagdusa sa isang bottleneck ng populasyon. Nagbibigay ang Cloning ng bagong pag-asa para sa maraming mga species ng mammal, kabilang ang itim na paa ng ferret sa North America, ang bucardo sa Europa at ang hilagang puting rhinoceros sa Africa.

8. Dobleng-stranded RNA

Ang pandaigdigang pangangalakal at paglalakbay nang hindi sinasadya ay nagpapakilala ng mga fungal na sakit sa mga kalupaan at mga species na kulang ng nagbago na pagtatanggol. Ang mga bagong genomic na teknolohiya ay nagbibigay ng isang suite ng mga potensyal na tool upang maihatid ang resistensya sa sakit at mabawasan ang birtud ng isang impeksyon. Sa partikular, ang maikli, dobleng-stranded RNAs (dsRNAs) ay umuusbong bilang isang malakas na tool sa pamamahala ng sakit.

Nagkaroon ng makabuluhang komersyal na pamumuhunan upang mabuo ang teknolohiyang ito para sa kontrol ng iba't ibang mga sakit sa fungal na nagbabanta sa paggawa ng agrikultura. Nag-aalok ang dsRNA ng isang epektibo, friendly na paraan upang makontrol ang mga tiyak na pathogenic species na may ilang mga off-target na epekto. Ang mga populasyon ng Bat sa Hilagang Amerika ay nag-crash dahil sa isang fungal pathogen na kilala bilang puting-ilong syndrome. Ang teknolohiyang ito ay maaaring paganahin ang mga bat na ito upang mabuhay at mabawi.

9. Ang mga sintetikong alternatibo sa mga produktong wildlife

Ang labis na paggamit ng mga likas na produkto para sa biomedical at paggamit ng consumer ay patuloy na nagdudulot o nagbabanta sa pagkalipol. Nag-aalok ang sintetikong biology ng mga bagong pamamaraan ng pagmamanupaktura upang matustusan ang demand para sa mga produktong wildlife. Halimbawa, ang mga crab ng tapon sa kabayo, na inaani at bled para sa isang natatanging protina na ginagamit sa pagsubok sa kaligtasan ng mga iniksyon na gamot at bakuna, ay maaaring mapalitan ng isang synthetic alternatibo.

Larawan: I-revive at Ibalik

Biodiversity sa Ika-apat na Rebolusyong Pang-industriya

Ang isang bagong pakikipagsosyo sa publiko-pribado, pagsasagawa ng pagbabago ng pribadong sektor, pampublikong pangangasiwa ng sektor, at maraming mga bagong teknolohiya ay makakatulong upang makabago ang toolbox ng pag-iingat ng biodiversity. Ang pansin ay dapat ding nakatuon sa pagiging lehitimo ng biotechnology para sa pag-iingat, at pagbuo ng isang pinagkasunduan sa paligid ng paggamit nito.

Gamit ang tamang mga kasangkapan sa genetic at pakikipagtulungan, maaari nating i-on ang pagtaas ng tubig sa pagkalipol.

Orihinal na nai-publish sa www.weforum.org.