Радикальные идеи: мы можем изменить эволюцию

Используя "генный драйв" (технология генной инженерии, которая распространяет определенный набор генов по всей популяции, изменяя вероятность того, что определенный аллель будет передан потомству с естественной вероятностью 50%) для изменения ДНК организмов, мы могли бы искоренить болезни, сократить использование токсичных пестицидов и остановить инвазивные виды на их пути.

Естественный отбор делает признаки более распространенными, только если они помогают организмам выжить или размножаться. Но мы могли бы обойти это ограничение, ускоряя эволюцию с помощью так называемого "генного драйва".

• "Генный драйв" - это кусочки ДНК, которые работают, нарушая законы наследования. Многие организмы наследуют гены на парах хромосом, по одному от каждого родителя, поэтому их потомство имеет шанс 50/50 наследовать материнскую или отцовскую копию любого данного гена.

Но "генный драйв" может копировать и вставлять свою последовательность ДНК из хромосомы, которая переносит эту последовательность в другую хромосому, обеспечивая 100% передачу потомству. В течение нескольких поколений этот "драйв" быстро распространяется через генофонд популяции.

Перспектива изменения всей популяции была когда-то ограничена естественными имеющимися "драйвами", которые могут копировать и вставлять себя только в определенные места.

Но с помощью системы редактирования генов, называемой CRISPR (сгруппированные регулярно перемежающиеся короткие палиндромные повторы), ученые могут создавать искусственные двигатели, чтобы целиться на определенную последовательность ДНК. Такое достижение было немыслимо десять лет назад.

"Никто даже не предполагал, что мы сможем легко редактировать целые виды", - говорит инженер-эволюционист доктор Кевин Эсвельт из МТИ (Массачусетский технологический институт). Эсвельт создал первый "генный драйв-CRISPR" и показал, что вы можете выбрать и перезаписать предыдущую модификацию, а это в свою очередь означает, что действие "генного драйва" обратимо.

"Драйвы" способны избавлять от болезней

"Генный драйв" может искоренить такие болезни, как малярия, от которой в 2016 году погибло 445 000 человек.

Малярию вызывают паразиты крови, передаваемые человеку через укусы инфицированных комаров-самок. Одним из подходов является подавление насекомых путем блокирования размножения.

Это тестируется в лаборатории проектом "Target Malaria" ("мишень - малярия"), возглавляемым профессором-генетиком Остином Бертом и профессором-иммунологом Андреа Крисанти из Имперского колледжа в Лондоне. В 2018 году исследователи использовали "генный драйв", так что самки комаров стали бесплодными, и через восемь поколений попавшая в плен популяция погибла.

В дикой природе этот "двигатель подавления" может привести к падению численности комаров ниже уровня, необходимого для борьбы с малярийными паразитами.

"Драйвы" могут защищать организмы

В сельском хозяйстве "драйв деформации" может генетически изменять вредителей, и как следствие им не будет нравиться вкус сельскохозяйственных культур.

Это исключило бы необходимость опрыскивать поля токсичными пестицидами. При сохранении дикой природы "генные драйвы" могут атаковать инвазивные виды - таких как крысы, основная причина "обеднения" островов - которые угрожают исчезающим организмам.

Но "генные драйвы" могут и причинить вред

Математическая модель, созданная командой Эсвельта, предсказывала, что "драйв", который распространяется бесконечно, выйдет за пределы своей целевой популяции (из-за миграции животных, случайного или преднамеренного выпуска) в другие районы. Если вы не стремитесь к исчезновению видов, лучше использовать "самоограничевающий драйв" с временными - и, вероятно, локальными - эффектами.

Несмотря на потенциальные риски, Эсвельт говорит, что мы должны быть в восторге от технологии "генного драйва". "Это способ использования природных инструментов для решения экологических проблем".