Суббота Вести еженедельник 7 Супер Секретов Mājas virtuve
LAT Вс, 6. Июля Завтра: Anrijs, Arkadijs
Доступность

Уничтожение всего живого стало возможным на генном уровне

Ученые разработали генетическое оружие, способное стереть с лица Земли целые виды организмов. Речь о технологии генного драйва, позволяющей распространить вредные мутации в популяциях животных. Однако, несмотря на протесты природоохранных организаций, этот подход может принести большую пользу людям, уничтожив опасные заболевания. «Лента.ру» рассказывает о том, как ученые собираются бороться с малярией с помощью модифицированных комаров.

ДНК-диверсанты

Малярия — это группа инфекционных заболеваний, вызываемых паразитическими одноклеточными организмами рода Plasmodium. Они попадают в кровь человека при укусе самок комаров рода Anopheles, также

 
известных как малярийные комары. Эти насекомые распространены по всему свету, кроме Антарктиды, Крайнего Севера и Восточной Сибири. Больше всего малярией болеют в Африке, и прежде всего — дети. Каждый год малярия уносит жизни почти полумиллиона человек, большинство жертв — дети в возрасте до пяти лет.

Ученые уже несколько лет размышляют над тем, как с помощью методов генной инженерии одолеть малярию. Один из способов — внесение в комаров генов, которые не дадут в них поселиться плазмодиям. Но есть проблема. Допустим, мы создадим несколько тысяч безопасных малярийных комаров и выпустим их в окружающую среду. Как обеспечить распространение нужного гена в дикой популяции?

У генетически модифицированных комаров будут две копии противомалярийного гена (по одному на каждой хромосоме). Только одна из хромосом (какая — решает случай) унаследуется потомством. Поэтому если спариваются измененный комар и дикая особь без нужного гена, потомству перейдет только одна копия гена. И эта копия достанется лишь примерно половине следующего поколения комаров (поскольку мутантная хромосома наследуется с 50-процентной вероятностью). В результате противомалярийные гены постепенно исчезнут из популяции — естественный отбор их вряд ли поддержит.

Чтобы предотвратить элиминацию (устранение) гена из дикой популяции, можно воспользоваться технологией, известной как генный драйв. Она заключается в том, чтобы каким-либо образом скопировать нужный нам ген с одной хромосомы на другую. Тогда организм, у которого была только одна копия гена, обзаведется двумя копиями и передаст его потомкам со 100-процентной вероятностью. Как это делается?

Один из способов — применение эндонуклеаз рестрикции, ферментов, которые совершают разрез в двойной цепи ДНК в определенном месте. Если внести разрыв в хромосому, то начнется процесс ее восстановления. В ходе него в разрезанную цепочку копируется неповрежденный участок с соседней хромосомы. Однако эндонуклеазы совершают разрез в том случае, если они «узнают» специфическую комбинацию нуклеотидов. Таких комбинаций на хромосоме может быть много, поэтому мы рискуем разрезать хромосому на множество кусочков. Это, а также другие факторы, осложняют использование эндонуклеаз рестрикции для генного драйва.

Заменить эти ферменты способна технология CRISPR/Cas9, позволяющая произвести разрез именно в том месте, который нам нужен. Нуклеаза Cas9 внесет разрыв в двойной цепочке ДНК в участке (сайте-мишени), «указанном» РНК-гидом или sg-РНК. Это такая короткая молекула нуклеиновой кислоты, комплементарная сайту-мишени, поэтому, синтезировав достаточно длинный РНК-гид, вероятность разреза не в том месте можно минимизировать.

В 2015 году ученые из Имперского колледжа Лондона создали при помощи CRISPR/Cas9 генный драйв, который способствует распространению мутации, вызывающей бесплодие у малярийных комаров. Самки с мутантным геном на обеих хромосомах бесплодны, а самцы могут распространять его в популяции. Так можно не только уменьшить популяцию анофелесов до уровня, при котором заражение малярийным плазмодием станет редкостью, но также бороться с развитием сопротивления к пестицидам и уничтожать инвазивные виды.

Генный апокалипсис

Однако возникают опасения, что бесконтрольное распространение гена может вызвать непредвиденные последствия в живой природе. По мнению эволюционного эколога Джеймса Коллинза из Университета штата Аризона, высказанному в интервью журналу Science, неизвестно, как генный драйв повлияет на динамику популяций и состояние экосистем. Например, полное уничтожение вида или даже сильное снижение численности приводит к распространению других видов. Поэтому нельзя выпускать модифицированных комаров на волю без учета всех рисков. Однако как испытать генный драйв, если само его тестирование требует, чтобы насекомые находились в диких условиях?

Ученые называют данную проблему Уловкой-22, поскольку ее решение противоречит самой себе. Однако биологи из Гарвардского университета и Массачусетского института технологии придумали, как сделать так, чтобы генный драйв мог сначала способствовать распространению мутантного гена, а через несколько поколений привести к его исчезновению.

Смысл в том, что копирование необходимого участка ДНК с одной хромосомы на другую происходит ступенчато. Генный драйв осуществляется с помощью трех элементов, каждый из которых состоит из одного или нескольких генов. Элемент А копируется и вставляется в гомологичную хромосому при наличии элемента В, а элемент В — в присутствии элемента С. Сам элемент С распространяется в популяции через обычное наследование, передаваясь только половине потомства.

Спаривание генетически модифицированных насекомых с дикими комарами приведет к тому, что все потомство будет нести в себе элементы А и В, но только половина — элемент С. В результате, по законам наследования, А и В сначала быстро распространятся в популяции, а через некоторое количество поколений практически исчезнет элемент С, за ним элемент В и, наконец, А. Распространение мутантного гена будет зависеть от того, сколько насекомых выпущено в естественную среду. Можно сделать так, что носителями мутации окажутся практически все особи, живущие на определенной территории, однако в более крупной популяции гены распространиться не смогут. Если испытания принесут успех, всерьез встанет вопрос о применении технологии там, где есть явная угроза здоровью людей со стороны малярийных комаров.

Все решено

Некоторые некоммерческие организации, такие как «Друзья Земли» (Friends of the Earth) и Совет за ответственную генетику (Council for Responsible Genetics), выступали против генного драйва, называя его технологией генного вымирания (gene extinction technology). Они предлагали ввести мораторий. Однако в декабре 2016 года стороны конвенции ООН о биологическом разнообразии одобрили использование генного драйва, призвав к осторожности при полевых испытаниях.

В некоторых странах технологию уже протестировали. Результаты пяти полевых испытаний, проведенных с 2011 по 2014 год на Панаме, островах Кайман, а также на северо-востоке бразильского штата Баия, показали, что численность диких комаров снизилась на 90 процентов. Теперь в Бразилии собираются выпустить на волю миллионы генетически модифицированных насекомых для борьбы с лихорадкой Зика, денге, желтой лихорадкой и чикунгуньей.

Итак, возможность воздействия на природные экосистемы генной инженерией доказана. Однако можно ли модифицировать геномы непосредственно человека, чтобы избавиться от наследственных заболеваний? Или сделать людей невосприимчивыми к малярийному плазмодию?

В феврале 2017 года Национальные академии наук и медицины США опубликовали доклад, в котором специалисты допустили изменение ДНК людей для борьбы с мутациями, вызывающими серьезные нарушения в работе организма. Фактически это означает исправление дефектных генов у зародышей человека. Это поможет справиться с такими болезнями, как хорея Гентингтона или фатальная семейная бессонница. Однако применение технологий генного драйва будет ограничено популяциями диких животных, поскольку использование их на людях не только сомнительно с этической точки зрения, но и нецелесообразно: ген будет распространяться слишком медленно.

Загрузка
Загрузка
Загрузка
Загрузка

ЛТВ, где прямые эфиры? Зрители возмущались, почему не показывают концерты в первые дни Праздника песни

Первые концерты Праздника песни и танца школьной молодежи состоялись уже в субботу. Как минимум один из них, танцевальная постановка Viedvasara, был показан по ТВ вечером 5 июля. Но есть зрители, которым этого мало - они хотят ощущения праздника весь день.

Первые концерты Праздника песни и танца школьной молодежи состоялись уже в субботу. Как минимум один из них, танцевальная постановка Viedvasara, был показан по ТВ вечером 5 июля. Но есть зрители, которым этого мало - они хотят ощущения праздника весь день.

Читать
Загрузка

Солнце включить не обещают: всю следующую неделю ожидаются дожди по всей Латвии

На следующей неделе дождь ожидается по всей стране, в середине недели в центральных и восточных районах возможны сильные дожди и грозы, согласно прогнозам латвийских метеорологов.

На следующей неделе дождь ожидается по всей стране, в середине недели в центральных и восточных районах возможны сильные дожди и грозы, согласно прогнозам латвийских метеорологов.

Читать

Прогноз эксперта: продать airBaltic соседям уже не удастся; почему?

Об этом на tv3.lv в подкасте Piķis un ģēvelis! заявил профессор Латвийского университета Даунис Ауэрс.

Об этом на tv3.lv в подкасте Piķis un ģēvelis! заявил профессор Латвийского университета Даунис Ауэрс.

Читать

Правда или клевета? Жительница Земгале жалуется на «неотложку», якобы отказавшуюся ехать на вызов

Конечно, в латвийской медицине происходят разные вещи, в том числе порой шокирующие. Однако история, описанная в твите, который цитируется ниже, все же слишком уж из ряда вон. Насколько это правда, проверке не поддается, так что насколько можно верить автору поста, вопрос открытый.

Конечно, в латвийской медицине происходят разные вещи, в том числе порой шокирующие. Однако история, описанная в твите, который цитируется ниже, все же слишком уж из ряда вон. Насколько это правда, проверке не поддается, так что насколько можно верить автору поста, вопрос открытый.

Читать

В Балтийском море в районе острова Вилсанди попал в аварию вертолёт; всех, кто был на борту, спасли

6 июля в Балтийском море, в районе острова Вилсанди, к западу от острова Сааремаа, потерпел крушение вертолет, на борту которого было семь человек. Все они спасены, как сообщили органы власти Эстонии.

6 июля в Балтийском море, в районе острова Вилсанди, к западу от острова Сааремаа, потерпел крушение вертолет, на борту которого было семь человек. Все они спасены, как сообщили органы власти Эстонии.

Читать

Пабрикс: «Мы больше не можем прикрываться фиговым листком!»

"Каждое демократическое государство должно учиться себя защищать", - так высказался в эфире TV24, в программе Kārtības rullis политолог и экс-министр обороны Артис Пабрикс.

"Каждое демократическое государство должно учиться себя защищать", - так высказался в эфире TV24, в программе Kārtības rullis политолог и экс-министр обороны Артис Пабрикс.

Читать

Рютте: Китай может попросить Россию напасть на НАТО

По мнению генсека НАТО, Пекин может попросить РФ атаковать территорию НАТО, если решится напасть на Тайвань. Это будет сделано, чтобы отвлечь европейцев от ситуации в Индо-Тихоокеанском регионе, пояснил Рютте.

По мнению генсека НАТО, Пекин может попросить РФ атаковать территорию НАТО, если решится напасть на Тайвань. Это будет сделано, чтобы отвлечь европейцев от ситуации в Индо-Тихоокеанском регионе, пояснил Рютте.

Читать