Første gendrive hos pattedyr kan hjelpe en omfattende plan for utryddelse av New Zealand

Fluorescerende mus sett på et arkivbilde.

Forskere som jobber i samarbeid med en amerikansk naturverngruppe sier at de har etablert en evolusjonsfordrejende teknologi kalt en gendrift hos pattedyr for første gang og kan bruke den til å utrydde invasive gnagere som herjer sjøfugler på øyer.

Gendrevet teknologi, som så langt bare er demonstrert i insekter og gjær, er en kraftig måte å fordreje arven til DNA slik at ville dyr kan endres genetisk når de formerer seg, inkludert for å forårsake en befolkningskrasj.

Nå sier to vitenskapelige team – ett i Australia og ett i Texas – at de har genetisk konstruert husmusen, Musemuskel , slik at genomet også huser genetiske overraskelser som kan slippes løs på ville populasjoner. De modifiserte gnagerne ble født de siste to månedene, og resultatene er fortsatt foreløpige.

Arbeidet med å etablere gendrift hos pattedyr blir koordinert av Øyvern , en hardt belastende naturverngruppe basert i Santa Cruz, California, hvis spesialitet er å bombe små øyer med rottegift for å redde truede sjøfugler. Mottoet er å forhindre utryddelse.

Men gift fungerer ikke for å utrydde gnagere på større øyer eller tett befolkede. Det er grunnen til at gruppen tror at gendrift kan være den transformative teknologien som lar den utvide kampanjen sin til tusenvis av øyer som de sier er infisert. Vi var på utkikk etter noe virkelig utenfor boksen, sier Karl Campbell, en programdirektør i den ideelle organisasjonen, som har planer om å bruke rundt 7 millioner dollar i året for å fremskynde teknikken mot en innledende test på en avsidesliggende øy omgitt av miles av hav, hvis myndighetene tillater det.

Campbell sier at de forfølger skapelsen av datterløse mus, som på grunn av en gendrift bare er i stand til å få mannlige avkom. Den kjønnsbiasende effekten vil drive ned musepopulasjoner på en øy, muligens til null hvis den viser seg effektiv.

Musene er et tidlig glimt av en idé som kalles syntetisk bevaring, der genteknologi blir sett på som et middel til å gjenopplive utdødde dyr, tilby genetisk påfyll for truede arter med grunne genpooler, eller slå ut invasive skadedyr som herjer innfødte planter og dyr.

Og gnagere står høyt på listen over bråkmakere. Brakt av skipsvrak eller sjømenn svermer de over oseaniske øyer, og setter innfødte sjøfugler i fare. Mens rotter er det største problemet, forårsaker mus også kaos. På stillehavsøyene er det filmet mus gnager på albatrossunger , som er forsvarsløse mot dem.

Gruppens planer har delt økologer, men noen av dem ser en djevels kupp i den svimlende nye kraften til å endre naturen. Bevaring betyr å ta vare på den naturlige verden, ikke å regne den, sier Claire Hope Cummings , en miljøadvokat som sier at hun droppet støtten til Island Conservation på grunn av dets gendrevne arbeid.

Selv tilhengere av gendreven teknologi sier at den må studeres nøye og distribueres forsiktig, og sier også at den kanskje ikke fungerer som annonsert. I fjor ga de amerikanske nasjonale akademiene råd om en sakte tilnærming og la merke til at proof of concept i noen få laboratorier ikke er nok til å støtte en beslutning om å frigjøre gendrevne organismer i miljøet.

Men det er vanskelig å ikke se potensialet. New Zealand, hvis flygeløse fugler ble overkjørt fra og med 1800-tallet av arter brakt av vestlige, i år annonsert planlegger å bli rovdyrfri innen 30 år ved å eliminere hundrevis av millioner av rotter, possums og weasels. Landets parlament har sagt at gendrift kan være selve gjennombruddet som lar dem nå målet.

Ingen begrensninger? Det er det vi ville gjort. Det ville vært fenomenalt, sier Campbell om å rydde invasive rovdyrarter utenfor New Zealand. Så når vi har kommet gjennom disse, ser jeg ikke hvorfor du ikke skulle tenke på fastlandsområder som slumområder eller økosystemer som rotter også har invadert, sier han.

Datterløs mus

En menneskeskapt gendrift ble først demonstrert i fruktfluer først i 2015. I løpet av få måneder hadde konseptet blitt utvidet til mygg, og allerede anses teknologien som lovende nok til å ha landet 75 millioner dollar fra Bill Gates, hvis stiftelse satser at slukking av mygg kunne utrydde malaria fra Afrika.

Så det var bare et spørsmål om tid – mindre enn to år, viste det seg – før teknikken ble tilpasset pattedyr.

De to gruppene av forskere som koordinerte arbeidet med Island Conservation ble enige om å avsløre omfanget av deres tekniske fremskritt til MIT Technology Review , med henvisning til behovet for å utvikle kraftig gendrevet teknologi i det åpne i stedet for bak lukkede dører.

Det er det perfekte tidspunktet for å diskutere risikoene ved teknologien, sier Paul Thomas , en musegenetiker ved University of Adelaide, i Sør-Australia. Vi må fortsatt se om det fungerer i det hele tatt. Og det viser ikke bare at det fungerer, men hvor effektivt og stabilt det er.

Thomas sier at han og elevene hans skapte gendrevne mus ved å bruke CRISPR, den kraftige DNA-redigeringsteknologien. For å gjøre det, formet australiere CRISPR til et egoistisk gen designet for å overføre seg selv til nesten alle musenes avkom, i stedet for bare halvparten, som forventet. For å spore spredningen har de også festet et fluorescerende protein slik at mus som arver det vil lyse rødt når du skinner et svart lys på dem.

Med kritikere som bekymrer seg over muligheten for at en gendreven organisme kan rømme fra laboratoriet, sier Thomas at laboratoriet hans har tatt forholdsregler for å forhindre et uhell, inkludert utforming av sikkerhetsfunksjoner slik at stasjonen ennå ikke kan overføres til ville mus. Da jeg snakket med ham i januar, sa Thomas at han var i ferd med å begynne å avle opp det første settet med forsøksdyr for å finne ut om driften fungerer som forutsagt. Dette trinnet, båret over noen generasjoner, vil ta flere måneder.

Det andre teamet er basert ved Texas A&M University og ledet av musegenetiker David Threadgill , som sier at laboratoriet hans har konstruert førstegenerasjons datterløse mus. Noen blir nå avlet for å avgjøre om egenskapen kun for menn overføres til fremtidige generasjoner, slik man håper.

I stedet for CRISPR brukte Threadgills laboratorium en annen strategi, og utnyttet en naturlig forekommende gruppe gener kalt t-komplekset. Dette genetiske elementet klarer også å spre seg egoistisk ved å skade sædceller som ikke har det, og favorisere de som har det, så de ender opp med å befrukte egg og lage flere museunger. Versjoner av t-komplekset er allerede til stede i mange ville mus.

For å gjøre musene datterløse, introduserte Threadgills team en ekstra modifikasjon. De festet til t-komplekset en ekstra kopi av Sry, et gen som vanligvis finnes på Y-kromosomet og som avgjør om et pattedyr viser seg å være hann. Hvis driften fungerer etter hensikten – noe som burde være klart i løpet av noen få uker – kan mer enn ni av 10 musevalper arve Sry og ha mannlige kjønnsorganer. Utsatt i stort nok antall på en øy kan de datterløse gnagerne i løpet av flere måneder til noen år resultere i en musebestand som så å si er Mikke og ingen Minnie. Da ville musene dø ut.

Rotteøya

Island Conservation ble dannet på 1990-tallet, og dets tidlige bedrifter med å fjerne katter, geiter og til og med vilde esler fra Baja California blir fortalt i Rotteøya , en bok-lengde beretning om globale øy-rydding innsats, som nå har utryddet gnagere fra 500 øyer.

Ulempen er hvordan naturverngrupper har stolt på brodifacoum, et giftstoff som sies å være 100 ganger så kraftig som rottegiften warfarin. Gnagere blør i hjel etter at de har spist det. Det samme gjør alle skallede ørner og måker som er uheldige nok til å hakke det forgiftede byttet.

I teorien er en gendrift den perfekte løsningen. Det ville påvirke bare én art, og det er helt smertefritt. Men noen forskere advarer om at teknologien kanskje aldri vil fungere som planlagt. Koslede laboratoriemus satt på en øy ville være de første som ble grepet av en rovfugl. Og kvinner kan være i stand til å snuse opp gendriften, unngå visse menn, eller til og med utvikle resistens mot det. Jeg tror det faktisk er mange ting som kan gå galt, sier Neil Gemmell , en forsker ved University of Otago i New Zealand. Hvis du tror du bare skal frigjøre ting og de kommer til å utrydde for deg, er det en stor feil.

Island Conservation, som opprinnelig sa at de planla å prøve en offshore-test innen 2020, har siden trukket seg tilbake fra den spådommen, med henvisning til åpne tekniske og regulatoriske spørsmål.

Det betyr ikke at Gemmell ikke er interessert. I 2016 lanserte New Zealands regjering formelt Predator Free 2050 – dens ambisiøse plan om å drepe hver rotte, possum og vesle over dets 103 483 kvadratkilometer territorium. Programdokumenter kaller genetdrivere et realistisk prospekt, og Gemmell er en del av en komité som ser på alternativene.

Å bruke et genetisk angrep sammen med gift og feller er sannsynligvis den eneste måten å sikre at utryddelsen kommer av seg billig og raskt, sier Gemmell, men hindringene ser skremmende ut. Selv om stasjonene fungerer i mus, har ingen noen gang før genetisk konstruert en opossum eller en wesel. Og hvordan ville et avlssenter i stand til å vise tusenvis av GM-possums i uken til og med se ut? Dessuten, fordi possums avler bare én gang i året, kan det ta mange år, eller tiår, før en gendrift har sin dødelige effekt.

Bruken av gendrev vil ikke kunne gå videre uten bred offentlig støtte. Og det kan være vanskelig å vinne gitt hvordan det allerede deler naturvernere. Noen grupper, som Friends of the Earth, er dypt mistenksomme overfor all genteknologi og kallegener driver en falsk løsning på det virkelige problemet med tap av biologisk mangfold.

Cummings, miljøadvokaten som også er forfatter av en bok som er kritisk til GMO, sier at hun også er skremt over planene om å sikte mot hunnmus. Datterløst alt er et problem, sier hun. Hele konseptet «eliminer det kvinnelige» må ses filosofisk og etisk på. Cummings, som har lyttet til Island Conservation sine argumenter, sier hun har kommet til den konklusjon at det å redde sjøfugler fra rotter brukes til å hvitvaske denne teknologien, gi den moralsk dekning, når det kan være verdens farligste biovåpen.

De to sidene diskuterte flere ganger i fjor, sist i desember, på et møte i Cancun i FNs konvensjon om biologisk mangfold, der aktivister inkludert Friends of the Earth og ETC Group samlet rundt 170 sivilsamfunnsgrupper som ba om et moratorium på gendrift. Ett brev signert av armaturer inkludert primatologen Jane Goodall advarte om at folkemordsgener kan få konsekvenser utover vår forståelse.

Innsatsen for å tvinge fram et forbud mislyktes.

gjemme seg