Un argomento a favore della tecnologia del gene drive per controllare geneticamente le popolazioni di insetti come zanzare e locuste

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Il destino della società dipende in parte dal modo in cui gli esseri umani affrontano la complicata relazione con gli insetti, cercando di salvare gli insetti "buoni" e controllare quelli "cattivi". Alcuni insetti, come le zanzare, mordono le persone e le fanno ammalare – ricordi Zika? Ora la stagione delle zanzare negli Stati Uniti è già in pieno svolgimento, con oltre 10 casi di febbre dengue segnalati nelle Florida Keys quest'anno. Alcuni insetti, come le api, sono impollinatori che aiutano a produrre il nostro cibo. Altri, come le locuste, attualmente minacciano i raccolti in Africa orientale e in Asia, preferendo invece mangiare il nostro cibo.

Gli insetti si sono dimostrati estremamente capaci di sviluppare strategie per aggirare i metodi di controllo, come gli insetticidi chimici e la modifica dell'habitat, e le attuali tecnologie di controllo dei parassiti semplicemente non tengono il passo.

Siamo entrambi scienziati degli insetti. La nostra ricerca ha incluso la progettazione di un fungo per il controllo delle zanzare della malaria, la scoperta della biologia riproduttiva dei lavoratori delle api e la comprensione degli impatti sulla salute delle zecche invasive. Siamo arrivati ​​ad apprezzare il potenziale delle tecnologie emergenti come il gene drive. Questa tecnologia può garantire che un tratto sarà ereditato dalla generazione successiva. Tali tratti includono rendere le zanzare immuni al parassita della malaria in modo che non possano diffondere la malattia agli esseri umani.

Recentemente abbiamo contribuito a una dichiarazione che sostiene la prosecuzione della ricerca sul gene drive. Alla luce delle richieste di una moratoria, questa dichiarazione riconosce che un divieto della ricerca sul gene drive ostacolerebbe una migliore comprensione, e quindi mitigazione, dei rischi associati a questa tecnologia.

Moratorie sulla tecnologia del gene drive sono state chieste e rifiutate nelle ultime due Convenzioni delle Nazioni Unite sulla diversità biologica. Ma c'è una nuova spinta per una moratoria.

Cos'è il gene drive?

Il gene drive è una tecnologia che potrebbe consentire alla società di controllare gli insetti in modo più mirato.

Il principio generale alla base di tutti i gene drive è un organismo che produrrà una prole simile a se stessa.

Alcune caratteristiche vengono trasmesse in modo casuale dai genitori alla generazione successiva. Tuttavia, il gene drive impone un diverso tipo di eredità che garantisce che una caratteristica specifica sia sempre presente nella generazione successiva. Gli scienziati progettano il gene drive utilizzando vari strumenti molecolari.

Negli insetti con un gene drive, un tratto viene trasmesso a quasi tutta la progenie.
Società entomologica d'America

La spinta genica non è solo un'invenzione umana; alcuni si trovano naturalmente negli insetti. Ad esempio, nelle mosche con gli occhi a stelo, un gene su un cromosoma correlato al sesso causa la morte di qualsiasi mosca maschio senza un certo "carico" genetico, incluso un gene che si traduce in occhi più lunghi. Questo tipo di fenomeno genetico è stato ben studiato dagli scienziati.

Ad oggi, il gene drive è stato discusso nei media principalmente al fine di eradicare la malaria. Questo potrebbe darti l'impressione che il gene drive possa essere usato solo per portare le zanzare all'estinzione. Tuttavia, le tecnologie del gene drive sono altamente versatili e possono essere progettate per produrre risultati diversi. Possono anche essere applicati nella maggior parte delle specie di insetti che gli scienziati possono studiare in laboratorio.

Perché gli insetti?

Gli insetti si riproducono rapidamente e producono molti figli, il che li rende ovvi candidati per una tecnologia che si basa sull'eredità come il gene drive. Questo è il motivo per cui gli insetti sono all'avanguardia nella ricerca sul gene drive. Il gene drive è una nuova tecnologia che potrebbe fornire una soluzione a una varietà di problemi di insetti che la società deve affrontare oggi.

Ad esempio, è stato sviluppato un gene drive per fermare un importante parassita delle colture, la Drosophila ad ala maculata. La sensibilità agli insetticidi potrebbe essere diffusa tra le popolazioni di questa specie di parassiti per fermare decine di milioni di dollari di danni alle colture ogni anno negli Stati Uniti.

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La spinta genetica potrebbe anche essere un approccio più mirato per impedire agli insetti invasivi, come la famigerata formica del fuoco, di distruggere gli ecosistemi nativi. Negli Stati Uniti sono stati spesi milioni di dollari per rimuovere le formiche del fuoco usando tecniche che includono insetticidi chimici, ma se queste formiche persistenti non vengono completamente sradicate, invadono di nuovo.

A parte quanto sono bravi gli insetti ad aggirare le nostre strategie per controllarli, un'altra grande battaglia per il controllo degli insetti è trovarli. Gli insetti si sono evoluti per trovare rapidamente il sesso opposto da accoppiare e le unità genetiche, che vengono trasmesse dall'accoppiamento, possono trarre vantaggio da questo fatto della vita degli insetti. Ciò significa anche che questa tecnologia si rivolge solo alle specie previste, il che non è il caso degli insetticidi chimici attualmente in uso.

Il primo gene drive negli insetti è stato sviluppato dalla natura: ad esempio, nelle mosche dagli occhi a gambo.
Gbohne / WikimediaCommons

Gli scienziati degli insetti, ispirati da esempi naturali di gene drive, hanno voluto progettare il gene drive negli insetti per decenni. Solo di recente sono stati introdotti nuovi strumenti molecolari, come lo strumento di editing genetico CRISPR-Cas, che hanno reso il sogno del gene drive una realtà. Per ora, gli insetti genetici vivono nei laboratori e nessuno è stato rilasciato in natura. Tuttavia, si può imparare molto su come funziona il gene drive mentre è contenuto in modo sicuro in un laboratorio.

Critiche al gene drive

L'utilizzo del gene drive non è un'idea universalmente popolare. Le critiche tendono a rientrare in tre categorie: preoccupazioni etiche, sfiducia nella tecnologia e conseguenze ecologiche non intenzionali.

Le preoccupazioni etiche sul gene drive sono spesso motivate da questioni più ampie, come ad esempio come impedire che il gene drive venga utilizzato nelle armi biologiche da insetti ingegneristici più pericolosi. Poi c'è la questione di chi dovrebbe decidere quali progetti di gene drive vanno avanti e quali tipi di insetti con gene drive possono essere rilasciati nell'ambiente. Queste domande non possono essere risolte dai soli scienziati.

La sfiducia della società nei confronti della tecnologia è un ostacolo che alcune tecnologie potenti e innovative devono superare per essere accettate dal pubblico. La questione della sfiducia tecnologica spesso nasce da disaccordi su chi dovrebbe sviluppare la tecnologia per controllare gli insetti e per quali scopi.

Il terzo argomento comune contro le tecnologie del gene drive è che potrebbero causare conseguenze indesiderate nell'ecosistema perché il gene drive è progettato dagli esseri umani e innaturale. Cosa succederà all'ecosistema naturale se una popolazione, anche di zanzare che fanno ammalare le persone, verrà portata all'estinzione? Ciò causerà minacce alla biodiversità naturale e alla sicurezza alimentare? Queste domande alla fine chiedono le conseguenze dell'intervento nell'ordine naturale del mondo. Ma chi definisce qual è lo stato naturale di un ecosistema? Gli ecosistemi sono già in costante mutamento.

Prepararsi per un futuro che potrebbe includere insetti genici

Quando viene sviluppato un gene drive, viene adattato alle esigenze di una particolare situazione. Ciò significa che i rischi previsti posti da ciascun gene drive sono specifici del progetto e dovrebbero essere considerati e regolamentati caso per caso. Un modo responsabile per proteggere la società da questi rischi è sostenere la ricerca continua che consenta agli scienziati di descriverli e trovare soluzioni. Al di là della scienza, sono necessari sistemi di regolamentazione e responsabilità in modo che le normative siano rispettate e la sicurezza pubblica sia protetta.

I ricercatori stanno ancora esplorando la scienza alla base del gene drive. Il gene drive può essere progettato per essere reversibile o più efficiente? È possibile prevedere l'effetto di un gene drive su un ecosistema? Queste importanti domande senza risposta sono il motivo per cui anche i più accaniti sostenitori di questa tecnologia dicono che sono necessarie ulteriori ricerche. La società ha bisogno di nuovi strumenti per controllare i parassiti degli insetti e proteggere gli ecosistemi e il gene drive promette di aumentare la nostra cassetta degli attrezzi.