写于 2018-11-07 04:06:01| 凯发k8平台国际| 娱乐

如果有一种人道的,有针对性的方法消灭外来的害虫物种,如老鼠,老鼠和兔子,通过将自己的基因转化为自身,使它们不能再繁殖并且它们的种群崩溃,该怎么办

基因驱动 - 一种涉及故意在整个群体中传播有缺陷的基因的技术 - 有望完全确保环保主义者可以理解为使用基因驱动来清除入侵物种的岛屿并允许本地物种繁荣的可能性更多:基因驱动可能引发革命,但需要保障和公众参与尽管围绕这种新兴技术存在严重的生物安全,监管和道德问题,但围绕该技术的炒作仍在继续

我们今天发表在英国皇家学会会刊B上的研究表明,情况,基因组编辑可行工作构建旨在抑制害虫种群的基因驱动的最简单方法是确定对害虫物种繁殖或胚胎发育至关重要的基因新的DNA序列 - 基因驱动“盒式磁带” - 然后插入该基因以破坏其功能,创造一个fau该基因的lty版本(或“等位基因”)通常,有缺陷的等位基因不会通过群体传播,因为携带它们的个体的进化适应性降低,这意味着它们比无故障的等位基因更不可能传递给下一个但是新开发的CRISPR基因编辑技术可以通过创建更有可能传递给下一代的基因驱动序列来欺骗自然选择阅读更多:现在我们可以编辑生命本身,我们需要问我们应该如何使用这种技术以下是诀窍的工作原理基因驱动盒包含两种新产品的遗传信息:一种切割DNA的酶,一种称为引导RNA的分子这些产品共同作为一对分子剪​​刀切割目标基因的第二个(正常)拷贝为了修复切割,细胞使用基因驱动序列作为修复模板这导致两个染色体上的基因驱动(因此有缺陷的基因)的拷贝这个过程被称为“归巢”,当在动物的卵子或精子生成细胞中开启时,它应该保证几乎所有的后代都继承基因驱动序列随着基因驱动序列的扩散,交配载体之间变得更有可能,产生具有两个错误等位基因的后代,因此无菌或未能在胚胎阶段发育

最初尝试开发抑制驱动可能会集中于具有快速生命周期的入侵物种,其允许基因驱动快速传播家鼠是一个明显的候选人,因为他们有很多后代,生物学家已经对它们进行了非常详细的研究,并且已经在世界各地进行了殖民,包括岛屿

在我们的研究中,我们开发了一个数学模型来预测基因驱动是否可以实际用于从岛上消灭侵入性小鼠我们的研究结果表明这种策略可以起作用我们预测只会引入100只携带一代的老鼠驱动器可以在4到5年内消灭50,000只老鼠的种群但是只有在遗传归巢过程中 - 这可以克服自然选择 - 按计划发挥作用正如澳大利亚的欧洲兔子对引入的病毒产生抗性一样控制它们,进化可能阻碍使用基因驱动器进行生物防治的尝试非脊椎动物物种的实验表明在某些情况下归巢可能会失败例如,DNA断裂可以通过另一种机制修复,将破碎的DNA序列重新拼接在一起而不复制基因驱动模板这也破坏了引导RNA靶向的DNA序列,产生了一种永远不会接受基因驱动的“抗性等位基因”最近的蚊子研究估计,至少有2%的归巢尝试形成了抗性等位基因

小鼠的模拟实验证实,这是一个严重的问题

在归巢期间考虑到低故障率,抗性等位基因的产生和传播使模拟群体在丰度初始下降后反弹不完全归巢因此威胁到基因驱动根除或甚至抑制害虫种群的能力 该问题的一个潜在解决方案是在基因驱动盒内编码多个指导RNA,每个靶向不同的DNA序列

这应该通过允许“多次射击目标”来减少归巢失败率,并且在更多情况下避免产生抗性等位基因为了消灭生活在岛上的20万只小鼠,我们计算出基因驱动序列需要包含至少三种不同的指导RNA序列,以避免小鼠最终在我们根除它们的尝试中获得更好的基因驱动一个超级驱动器来控制害虫,或者只是炒作

部分答案将来自实验室老鼠的基因驱动实验(有适当的遏制)这将有助于提供关键数据,为辩论其可能的部署提供信息我们还需要更复杂的计算机建模来预测对非目标人群的影响如果引入的基因驱动器扩散到管理目标群体之外使用模拟,将有可能测试不同基因驱动策略的性能和安全性,包括涉及多个驱动多个基因的策略附录,2018年3月22日:由于本文所述的研究已被接受发表,Paul Thomas和Phill Cassey已获得美国国防高级研究计划局安全基因计划的资助,以进一步评估脊椎动物害虫管理基因驱动技术的安全开发

本文由阿德莱德大学环境部资助研究所并没有从任何其他来源获得资金