Första gendrivningen i däggdjur kan hjälpa en omfattande plan för utrotning av Nya Zeeland

Fluorescerande möss som ses på ett arkivfoto.

Forskare som samarbetar med en amerikansk naturvårdsgrupp säger att de har etablerat en evolution-förvrängande teknologi som kallas en gendrift hos däggdjur för första gången och kan använda den för att utrota invasiva gnagare som härjar sjöfåglar på öar.

Gendrivande teknologi, som hittills endast har demonstrerats i insekter och jäst, är ett kraftfullt sätt att fördomsfulla arvet av DNA så att vilda djur kan förändras genetiskt när de fortplantar sig, inklusive för att orsaka en populationskrasch.

Nu säger två forskarlag – ett i Australien och ett i Texas – att de har genmanipulerat husmusen, Musmuskel , så att dess genom också hyser genetiska överraskningar som kan släppas lös på vilda populationer. De modifierade gnagarna föddes under de senaste två månaderna och resultaten är fortfarande preliminära.

Arbetet med att etablera gendrift hos däggdjur koordineras av Island Conservation , en hårt belastad naturvårdsgrupp baserad i Santa Cruz, Kalifornien, vars specialitet är att bomba små öar med råttgift för att rädda utrotningshotade sjöfåglar. Dess motto är att förhindra utrotning.

Men gift fungerar inte för att utrota gnagare på större öar eller tätbefolkade. Det är därför gruppen tror att gendrift kan vara den transformativa teknologin som gör att den kan utöka sin kampanj till tusentals fler öar som den säger är angripna. Vi letade efter något riktigt ur lådan, säger Karl Campbell, en programdirektör på den ideella organisationen, som har planer på att spendera cirka 7 miljoner dollar per år för att påskynda tekniken mot ett första test på en avlägsen ö omgiven av miles av hav, om myndigheter tillåter det.

Campbell säger att de strävar efter att skapa dotterlösa möss, som på grund av en gendrift bara kan få manliga avkommor. Den könsfördomsfulla effekten skulle driva ner muspopulationer på en ö, möjligen till noll om den visar sig effektiv.

Mössen är en tidig glimt av en idé som kallas syntetisk bevarande, där genteknik ses som ett sätt att återuppliva utdöda djur, erbjuda genetiska påfyllningar för utrotningshotade arter med grunda genpooler, eller slå ut invasiva skadedjur som härjar inhemska växter och djur.

Och gnagare står högt upp på listan över bråkstakar. Förda av skeppsvrak eller sjömän svärmar de över oceaniska öar och sätter infödda sjöfåglar i fara. Även om råttor är det största problemet, orsakar möss också förödelse. På Stillahavsöarna har möss filmats gnager på albatrossungar , som är försvarslösa mot dem.

Gruppens planer har dock delat ekologer, av vilka några ser ett djävulsköp i den svindlande nya kraften att modifiera naturen. Bevarande innebär att ta hand om den naturliga världen, inte att regenera den, säger man Claire Hope Cummings , en miljöadvokat som säger att hon tappade sitt stöd för Island Conservation över dess gendrivna arbete.

Till och med förespråkare för gendriven teknologi säger att den måste studeras noggrant och försiktigt distribueras, och säger också att den kanske inte fungerar som den annonseras. Förra året rådde de amerikanska nationella akademierna att gå långsamt och noterade att proof of concept i ett fåtal laboratorier inte räcker för att stödja ett beslut att släppa ut gendrivna organismer i miljön.

Men det är svårt att inte se potentialen. Nya Zeeland, vars flyglösa fåglar blev överkörda från och med 1800-talet av arter som kom med av västerlänningar, i år meddelat planerar att bli rovdjursfria inom 30 år genom att eliminera hundratals miljoner råttor, possums och vesslor. Landets parlament har sagt att gendrift kan vara själva genombrottet som låter dem uppnå målet.

Högt i tak? Det är vad vi skulle göra. Det skulle vara fenomenalt, säger Campbell om att röja invasiva rovdjursarter utanför Nya Zeeland. Sedan när vi väl kommit igenom dem, förstår jag inte varför du inte skulle tänka på fastlandsområden som slumområden eller ekosystem som råttor också har invaderat, säger han.

Dotterlös möss

En konstgjord gendrift demonstrerades först i fruktflugor först 2015. Inom några månader hade konceptet utvidgats till myggor, och redan ses tekniken vara tillräckligt lovande för att ha landat 75 miljoner dollar från Bill Gates, vars stiftelse satsar. att släckning av myggor skulle kunna utrota malaria från Afrika.

Så det var bara en tidsfråga – mindre än två år visade det sig – innan tekniken anpassades till däggdjur.

De två grupperna av forskare som koordinerade sitt arbete med Island Conservation enades om att avslöja omfattningen av deras tekniska framsteg för att MIT Technology Review , med hänvisning till behovet av att utveckla kraftfull gendrivande teknologi i det fria snarare än bakom stängda dörrar.

Det är den perfekta tiden att diskutera riskerna med tekniken, säger Paul Thomas , en musgenetiker vid University of Adelaide, i South Australia. Vi måste fortfarande se om det fungerar alls. Och det visar inte bara att det fungerar, utan hur effektivt och stabilt det är.

Thomas säger att han och hans elever skapade gendrivna möss med CRISPR, den kraftfulla DNA-redigeringstekniken. För att göra det gjorde australiensarna CRISPR till en självisk gen designad för att överföra sig själv till nästan alla av en muss avkomma, snarare än bara hälften, som man kunde förvänta sig. För att spåra dess spridning har de också fäst ett fluorescerande protein så möss som ärver det kommer att lysa rött när du lyser ett svart ljus på dem.

Med kritiker som oroar sig över möjligheten att en gendriven organism skulle kunna fly från labbet, säger Thomas att hans labb har vidtagit försiktighetsåtgärder för att förhindra ett missöde, inklusive design av säkerhetsfunktioner så att enheten ännu inte kan överföras till vilda möss. När jag pratade med honom i januari sa Thomas att han var på väg att börja föda upp den första uppsättningen av försöksdjur för att avgöra om driften fungerar som förutspått. Detta steg, som bärs över några generationer, kommer att ta flera månader.

Det andra laget är baserat på Texas A&M University och leds av musgenetiker David Threadgill , som säger att hans labb har konstruerat första generationens dotterlösa möss. Vissa föds nu upp för att avgöra om egenskapen endast för män överförs till framtida generationer, som man hoppas.

Istället för CRISPR använde Threadgills labb en annan strategi och utnyttjade en naturligt förekommande grupp gener som kallas t-komplexet. Detta genetiska element lyckas också sprida sig själviskt genom att skada spermier som inte har det, och gynna de som har det, så de slutar med att befrukta ägg och göra fler musungar. Versioner av t-komplexet finns redan i många vilda möss.

För att göra mössen dotterlösa introducerade Threadgills team en ytterligare modifiering. De fäste till t-komplexet en extra kopia av Sry, en gen som normalt finns på Y-kromosomen och som avgör om ett däggdjur visar sig vara hane. Om driften fungerar som avsett - något som borde vara klart inom några veckor - kan mer än nio av 10 musvalpar ärva Sry och ha manliga könsorgan. Utsläppta i tillräckligt stort antal på en ö kunde de dotterlösa gnagarna under loppet av flera månader till några år resultera i en muspopulation som så att säga är Pigg och ingen Minnie. Då skulle mössen dö ut.

Råttön

Island Conservation bildades på 1990-talet, och dess tidiga bedrifter med att ta bort katter, getter och till och med vilda åsnor från Baja California berättas i Råttön , en boklängd redogörelse för globala ö-röjningsinsatser, som vid det här laget har utrotat gnagare från 500 öar.

Nackdelen är hur naturvårdsgrupper har förlitat sig på brodifacoum, ett toxin som sägs vara 100 gånger så potent som råttgiftet warfarin. Gnagare blöder ihjäl efter att de ätit det. Så gör alla skalliga örnar och måsar som har otur nog att krossa det förgiftade bytet.

I teorin är en gendrift den perfekta lösningen. Det skulle bara påverka en art, och det är helt smärtfritt. Men vissa forskare varnar för att tekniken kanske aldrig fungerar som planerat. Kossade labbmöss som placerats på en ö skulle vara de första att bli gripna av en rovfågel. Och honor kanske kan lukta på gendriften, undvika vissa män eller till och med utveckla resistens mot den. Jag tror att det faktiskt finns en jäkla massa saker som kan gå fel, säger Neil Gemmell , en forskare vid University of Otago i Nya Zeeland. Om du tror att du bara kommer att släppa saker och de kommer att utplåna för dig, är det ett stort misstag.

Island Conservation, som ursprungligen sa att de planerade att testa ett offshore-test till 2020, har sedan dess backat från den förutsägelsen, med hänvisning till öppna tekniska och regulatoriska frågor.

Därmed inte sagt att Gemmell inte är intresserad. 2016 lanserade Nya Zeelands regering formellt Predator gratis 2050 – dess ambitiösa plan att döda varje råtta, possum och vessla över dess 103 483 kvadratkilometer stora territorium. Programdokument kallar gendrift för en realistisk prospekt, och Gemmell är en del av en kommitté som tittar på alternativen.

Att använda ett genetiskt angrepp tillsammans med gift och fällor är förmodligen det enda sättet att säkerställa att utrotningen kommer av sig billigt och snabbt, säger Gemmell, men hindren ser skrämmande ut. Även om dreven fungerar i möss, har ingen någonsin tidigare genetiskt modifierat en opossum eller en vessla. Och hur skulle ett uppfödningscenter som kan visa ut tusentals GM-possums i veckan ens se ut? Dessutom, eftersom possums häckar bara en gång om året, kan det ta många år, eller decennier, för en gendrift att ha sin dödliga effekt.

Användningen av gendrifter kommer inte att kunna gå framåt utan brett stöd från allmänheten. Och det kan vara svårt att vinna med tanke på hur det redan delar naturvårdare. Vissa grupper, som Friends of the Earth, är djupt misstänksamma mot all genteknik och samtalsgener driver fram en falsk lösning på det verkliga problemet med förlust av biologisk mångfald.

Cummings, miljöjuristen som också är författare till en bok som är kritisk till GMO, säger att hon också är orolig över planerna att rikta in sig på honmöss. Dotterlöst vad som helst är ett problem, säger hon. Hela konceptet 'eliminera det kvinnliga' måste ses filosofiskt och etiskt. Cummings, som har lyssnat på Island Conservations argument, säger att hon har kommit till slutsatsen att räddning av sjöfåglar från råttor används för att vittja denna teknik, ge den moraliskt skydd, när det kan vara världens farligaste biovapen.

De två sidorna diskuterade flera gånger förra året, senast i december, vid ett möte i Cancun av FN:s konvention om biologisk mångfald, där aktivister inklusive Friends of the Earth och ETC Group samlade omkring 170 grupper i det civila samhället och krävde ett moratorium för gendrift. Ett brev undertecknad av armaturer inklusive primatologen Jane Goodall varnade för att folkmordsgener kan få konsekvenser utöver vårt förstånd.

Ansträngningen att tvinga fram ett förbud misslyckades.

Dölj