Генетические приводы как революция в области обращения ГМО
Понятие генетического привода.
Ключевые цитаты
"Генетические приводы представляют собой революцию в генной инженерии, поскольку они позволяют манипулировать судьбой целых диких популяций в беспрецедентных масштабах. Этот потенциал достигается за счет так называемого менделевского наследования, которое способствует увеличению распространения их генетических элементов в популяциях видов, размножающихся половым путем".
"Генные стимулы особенно актуальны для видов со сравнительно коротким временем генерации, таких как насекомые. В течение примерно 2–3 лет новый признак может быть затем перенят почти всеми особями благодаря вертикальному переносу генов (т.е. от родителя к потомству)".
"Рассматривается множество применений генетического привода в сельском хозяйстве, экосистемной инженерии или для борьбы с инфекционными заболеваниями".
К примеру
"в сельском хозяйстве сорняки и вредители сельскохозяйственных культур могут быть изменены, подавлены или устранены. Два потенциальных применения генных приводов даже служат вопросам охраны природы, а именно искоренению инвазивных видов и сохранению видов, находящихся под угрозой исчезновения".
"Что касается инфекционных заболеваний, то особенно потенциальными мишенями являются комары, переносящие малярию и денге".
Революция в выпуске ГМО
Ключевые цитаты
"Генные стимулы можно воспринимать как "эгоистичные" генетические элементы, которые способны распространять свою генетическую информацию быстрее, чем позволяют Принципы наследственности Менделя, согласно которым признак может быть передан максимум половине потомства".
"В лабораторных экспериментах с генными драйвами почти 100% потомства были преобразованы в генетически модифицированные организмы (ГМО)".
"Когда организмы имеют короткое время генерации, как насекомые, то уже через несколько месяцев большая часть популяции может обладать новым свойством, передаваемым генным приводом".
"Генные стимулы не только влияют на окружающую среду, но и окружающая среда может влиять на них. Одним из главных препятствий является способность организмов изменять свой генетический код и претерпевать мутационные изменения с течением времени. До сих пор генные стимулы оказались лишь частично успешными в лабораторных подходах".
Среди известных механизмов генного привода можно выделить "пассивные" и "активные" системы.
Пассивные системы
"Пассивные системы передают определенные гены последующим поколениям, потому что выживает только потомство, несущее определенную комбинацию генетических элементов (например, токсин и его противоядие)".
Активные системы
"В активных приводных системах смещение соотношения полов с помощью (ферментативных) механизмов или “копирование” генетической информации между гомологичными хромосомами с помощью генов самонаводящейся эндонуклеазы (HEG) приводит к геномным модификациям".
Авторы также упоминают о рисках генных драйвов
"…высвобожденный генный драйв представляет собой искусственное вмешательство в экосистемы. Его ‘инвазивный’ характер вызывает врожденную тенденцию к распространению. Следовательно, потеря контроля гораздо более вероятна, чем при использовании обычных ГМО".
"Неопределенность в отношении потенциальных последствий в экосистемах растет с распространением искусственно вызванных изменений. Таким образом, оценка технологий относится к растущему "невежеству", связанному с такими мощными технологиями".
"Варианты обращения вспять или ограничения распространения и функционирования технологического вмешательства, когда что-то идет не так, а также варианты смягчения неблагоприятных последствий важны для эффективного управления рисками. Поэтому создание путей развития с низким уровнем риска должно быть важным элементом перспективного и осторожного управления рисками. Пока невозможно сделать достоверные заявления об эффективности вариантов ограничения или обращения вспять изменений, вызванных генными драйвами".
Потенциальные экологические эффекты
Ключевые цитаты
"Для исследования прямо и косвенно затрагиваемых экологических взаимодействий большое значение имеет ряд экосистемных процессов, которые зависят от видов, несущих генный привод. Виды, непосредственно затронутые генным приводом, должны быть исследованы с точки зрения их роли в экосистеме".
Например, "целевой" вид может быть ресурсом, потребителем или инженером экосистемы. Он может играть определенную роль в обработке информации, а также может конкурировать с другими видами. Эти взаимосвязи могут привести к каскадным эффектам в экосистемах, когда речь идет о сильной зависимости от вида".
Кроме того авторы подмечают, что "необходимо принимать во внимание косвенные эффекты - когда вид подавляется или даже подвергается вымиранию в результате генного влечения, а его экологическая ниша заполняется другим видом".
Например, "уничтожение комаров желтолихорадчоных для ликвидации лихорадки денге привело бы к созданию открытой ниши для комаров вида Aedes albopictus, который также может передавать лихорадку денге".
"помимо негативного влияния на функции экосистем, изменения в соответствующих экосистемах могут также повлиять на экосистемные услуги (т.е. услуги для человечества)". Мошки семейства Мокрецы, которые кусают людей и тем самым передают болезни, являются хорошим примером, потому что они также являются опылителями для тропических культур, таких как какао. Искоренение их может в крайнем случае “привести к миру без шоколада”".
Оценка технологий
"Модификация контролирующих структур, таких как геном, представляет собой большую глубину вмешательства, которое имеет тенденцию вызывать длинные цепочки эффектов во времени и пространстве. Более того, увеличивающаяся глубина вмешательства обеспечивает больше степеней свободы для проектирования или управления функциональными возможностями и, таким образом, может привести к более высокому уровню технологической мощности и дальности воздействия".
Поэтому при характеристике технологии следует учитывать, по крайней мере, следующие критерии:
1. Глубина вмешательства в системы или организмы, приводящая к
а) высокой технологической мощности за счет модификации управляющих структур (например, генов) и, кроме того, удельной мощности измененного признака. Что касается риска как функции опасности и воздействия, технологическая мощь связана с потенциалом опасности технологии.
б) большому радиусу действия, основанному на возможностях измененных организмов, таких как стойкость, способность к самовоспроизведению, мобильность, преимущества в физической форме, ожидаемая продолжительность жизни, инвазивность, дальность перемещения и самоограничивающиеся или самоподдерживающиеся качества. Диапазон применения технологии определяет потенциальный риск применения через потенциал воздействия или потенциал загрязнения, соответственно.
2. Интенсивность вмешательства с количеством и частотой применения и высвобождения в качестве соответствующих факторов. Количество и частота как влияют на потенциальную опасность, так и на потенциал воздействия.
3. Надежность технологии на практике или, другими словами, ее вероятность отказа.
4. Исправимость (ограничение повреждений, восстановление) в случае отказа.
В заключении авторы пишут следующее:
"В отличие от предыдущих выпусков ГМО, выпуск модифицированных организмов с генным приводом и распространение их приводов предназначены для активного контроля диких популяций путем модификации их генотипа и, соответственно, перестройки экосистем путем преобразования или подавления диких популяций. С потенциально увеличенной мощностью и дальностью действия GDMO по сравнению с ГМО возникает много открытых вопросов относительно эффектов, контроля и обратимости".
"Следовательно, существует настоятельная потребность в перспективном анализе воздействия, побочных эффектов, контрмер и осуществимости подходов с низким уровнем риска. Ранний анализ технологий генного привода, а также затронутых систем путем оценки перспективных технологий и анализа уязвимости потенциально уязвимых систем может дать указания на критические функциональные возможности технологии и слабые элементы окружающей среды".
"Поэтому, если есть доказательства в пользу путей развития с низким уровнем риска, эти улучшения должны быть рассмотрены и внедрены на ранних стадиях разработки новых приводных систем".
"срочно необходимы широкие дебаты для прояснения вопросов, связанных с использованием генных приводов. Их диапазон и их потенциальные последствия слишком значительны, чтобы оставаться без внимания".
Источник:
Бернд Гизе, Йоханнес Фрисс. Проблемный предмет для оценки технологии: Генетические приводы как революция в области обращения с ГМО // Журнал "Critical Issues in Science, Technology and Society Studies" - Июль 2018г. С. 82-87.//
URL:
https://www.tugraz-verlag.at/gesamtverzeichnis/informatik-und-biomedizinische-technik/critical-issues-in-science-technology-and-society-studies-ebook/
Comments