生物多様性を救うことができる9つのクールな遺伝的ツール

クローニングは絶滅危惧種のシロサイに希望をもたらす可能性があります。 画像:REUTERS / Christian Hartmann

モーリシャス政府のニシャンデグナレイン国立海洋評議会

Ryan Phelan共同創設者兼エグゼクティブディレクター、Revive&Restore

Thomas Maloney保全科学ディレクター、復活および回復

この記事は世界経済フォーラム年次総会の一部です

世界の生物多様性危機に直面しています。 科学者たちは、何万もの動物種が毎年絶滅していると推定しています。 リビングプラネットインデックスによると、1970年代以降、世界の生物多様性のほぼ半分が姿を消しています。

これらの厄介な傾向は、減速の兆候を示していません。 確かに、人口と経済の成長、広範囲にわたる生息地の破壊、外来種、野生生物の病気、気候変動が圧力を高めています。

画像:復活と復元

地球の生物多様性を守るためには、革新的な新しいアプローチが必要です。 幸いなことに、第4次産業革命のバイオテクノロジーにおける急速な進歩が約束を果たしています。 新しい遺伝子やバイオテクノロジーのツールは、特に作物や家畜の医療や農業システムですでに使用されています。 バイオテクノロジーは、ムーアの法則よりもさらに速い速度で進歩しています。ムーアの法則では、2年ごとにマイクロチップの処理能力が2倍になり、コストが半分になりました。

上記のカールソン曲線が示すように、ゲノムのシーケンシングのコストは、2001年の1億ドルから今日の1000ドル未満に下がりました。 現在、生物学的コードをより速く読み取ることができるだけでなく、それを使って新しい方法でコードを記述および設計することもできます。

自然を保護するのに役立つ可能性のある9つの新しいバイオテクノロジーまたは新たなバイオテクノロジーを紹介します。

1.バイオバンキングと凍結保存

バイオバンクは、研究のため、および遺伝的多様性を維持するためのバックアップリソースとして、生物学的サンプルを保存します。 例としては、サンディエゴ冷凍動物園、冷凍箱舟プロジェクト、および多数のシードバンクが含まれます。 サンプルは、絶滅の危機に瀕している野生生物を回復および回復するための基礎を形成できる組織、細胞株、および遺伝情報を提供します。 これを可能にするには、絶滅の危機に瀕している種から継続的に生体サンプルを収集する必要があります。

2.古代のDNA

古代のDNA(aDNA)は、博物館の標本または数千年前までの遺跡から抽出されたDNAです。 DNAは急速に分解するため、ほとんどのaDNAは50,000年未満のサンプルと寒い気候に由来します。 回収可能なDNAで記録された最も古い標本は、カナダのユーコンで凍った地面から出土した馬です。 560,000年から780,000年の間に日付が記載されています。

保存の目的で、aDNAは進化と個体群遺伝学への洞察を与え、時間とともに発達した有害な突然変異を明らかにすることができます。 また、貴重な「絶滅した対立遺伝子」を回復し、完全な遺伝的多様性を、小さな集団または断片化された集団によって遺伝的に枯渇した種に戻すこともできます。 絶滅した種を生き返らせ、野生での彼らの古い生態学的役割に戻す見込みさえあります。

(PS。申し訳ありませんが、恐竜はいません。「石からクローンを作成することはできません。」)

3.ゲノムシーケンス

ハイスループットゲノムシーケンスは、種を遺伝的に理解するための基盤を提供でき、将来の遺伝子工学のビルディングブロックとして機能できる参照ゲノムを作成します。 いくつかのイニシアチブは地球上の生命の配列決定に焦点を当てており、生命の遺伝的多様性を捉えるための比類のないリソースを作成しています。 Genome 10K、Fish-T1K(1,000魚のトランスクリプトーム)、および鳥類ゲノムプロジェクトが注目に値する例です。

参照ゲノムよりも少ないカバレッジを備えたラピッドシーケンスツールを使用すると、コスト効率よく集団を研究できます。 彼らは、保全計画の洞察を提供し、漁業と野生生物の規制を改善し、回復の成果を高めることができます。

高度なゲノムシーケンスにより、研究者は、病気や他の適応フィットネス要素への耐性を伝える遺伝子マーカーを特定できます。

4.バイオインフォマティクス

バイオインフォマティクス—データ処理、ビッグデータ、人工知能、生物学の融合—は、保全活動に新しい視点をもたらします。 ゲノミクス、プロテオミクス、トランスクリプトミクス—それぞれゲノム、タンパク質、RNAトランスクリプトの科学を可能にします。 コンピューティング能力の向上により、適応への遺伝的前駆体、環境変化への回復力、野生種の関連性をより迅速に分析できるようになります。

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5.ゲノム編集

CRISPRなどの進歩により、過去5年間でゲノム編集はより正確でアクセスしやすくなりました。 野生生物の管理者は現在、休眠中の可能性のある耐病性を活性化するための的を絞った方法を持っています。 別の種の遺伝的形質を「ノックイン」することも可能であり、新しい病気への耐性を可能にします。 さらに、ゲノム編集は、脆弱で絶滅の危機に瀕しているサンゴ礁システムの開発を加速させ、温暖で酸性の海に対してより弾力性を持たせることができます。

6.遺伝子ドライブ

げっ歯類、野生の豚、昆虫などの外来種の侵入は、生物多様性、特に生物多様性に富む小さな島々への重大な地球規模の脅威です。 そのような種を根絶するための伝統的なアプローチは、通常、有害なオフターゲット効果をもたらす可能性のある強力な殺生物剤を伴います。 新しい遺伝的ツールが役立つかもしれません。

遺伝子ドライブは、特定の遺伝子または遺伝子変異体が高頻度で受け継がれるプロセスです。 たとえば、侵襲性のげっ歯類の問題に対処するために、遺伝子ドライブを適用して、島の個体群のラットの性比を変化させ、それらがすべて雄になって繁殖に失敗するようにすることができます。 このテクノロジーの進歩により、そのような特性を調整可能、地域的、および可逆的にすることができます。

遺伝子ドライブ技術は病気を根絶することができます。 蚊がマラリア、ジカ熱、デング熱などの人間の病気だけでなく、鳥のマラリアなどの野生生物の病気を運ぶ能力を排除することは可能に見えます。

責任を持って適用される場合、遺伝子ドライブは潜在的に変革をもたらす新しいツールとなります。 ただし、ドライブの継承が高いため、遺伝子ドライブテクノロジーのフィールドアプリケーションは物議を醸しています。 幸運なことに、保護のために、いくつかの異なるタイプの遺伝子ドライブが開発されており、ターゲットの人口を超えてドライブが広がるのを避けるために異なる方法論を展開しています。

7.高度な生殖技術

ゲノミクス、高度な生殖技術、およびクローニングは畜産部門、特にポロやショージャンプで最高のパフォーマンスを発揮する馬のアスリートのための雄牛の生産に広く適用されるようになっています。 凍結保存された組織がある場合、クローニングは、絶滅危惧種だけでなく、個体群のボトルネックで苦しんでいる種にも新しい遺伝的多様性をもたらす可能性があります。 クローニングは、北米のクロアシイタチ、ヨーロッパのブカルド、アフリカのシロサイなど、哺乳類のいくつかの種に新しい希望をもたらします。

8.二本鎖RNA

グローバルな貿易と旅行は、進化した防御を欠く景観や種にうっかりして真菌性疾患をもたらします。 新しいゲノム技術は、耐病性を伝え、感染の毒性を減らすための一連の潜在的なツールを提供します。 特に、短い二本鎖RNA(dsRNA)は、強力な疾患管理ツールとして浮上しています。

農業生産を脅かすさまざまな真菌性疾患の制御のためにこの技術を開発するために、かなりの商業的投資が行われてきました。 dsRNAは、オフターゲット効果がほとんどなく、特定の病原種を制御するための効果的で環境にやさしい方法を提供します。 北米のコウモリの個体数は、白鼻症候群として知られる真菌病原体が原因で墜落しました。 この技術は、これらのコウモリが生き残り回復することを可能にするかもしれません。

9.野生生物製品の合成代替品

生物医学および消費者の使用のための天然産物の過剰使用は絶滅を引き起こし、または脅かし続けています。 合成生物学は、野生生物製品の需要に取って代わる新しい製造方法を提供します。 たとえば、注射薬やワクチンの安全性試験で使用される独自のタンパク質を採取して採血するカブトガニは、合成代替品に置き換えることができます。

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第4次産業革命における生物多様性

民間部門のイノベーション、公共部門のスチュワードシップ、および複数の新しいテクノロジーを活用した新しい官民パートナーシップは、生物多様性保全ツールボックスの近代化に役立つ可能性があります。 また、保全のためのバイオテクノロジーの正当性、およびその使用に関するコンセンサスの構築にも注意を向ける必要があります。

適切な遺伝的ツールとパートナーシップがあれば、私たちは絶滅の流れを変えることができるかもしれません。

最初はwww.weforum.orgで公開されています。