9 geniales herramientas genéticas que podrían salvar la biodiversidad

La clonación podría proporcionar esperanza para los rinocerontes blancos del norte en peligro crítico. Imagen: REUTERS / Christian Hartmann

Nishan Degnarain Consejo Nacional del Océano del Gobierno de Mauricio

Ryan Phelan Cofundador y Director Ejecutivo, Revive & Restore

Thomas Maloney Director de Conservation Science, Revive and Restore

Este artículo es parte de la Reunión Anual del Foro Económico Mundial

Estamos ante una crisis global de biodiversidad. Los científicos estiman que decenas de miles de especies animales se extinguen cada año. Casi la mitad de la biodiversidad del mundo ha desaparecido desde la década de 1970, según el Índice Planeta Vivo.

Estas tendencias preocupantes no muestran signos de desaceleración. De hecho, el crecimiento demográfico y económico, la destrucción generalizada del hábitat, las especies invasoras, las enfermedades de la vida silvestre y el cambio climático aumentan la presión.

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Para salvaguardar la biodiversidad de nuestro planeta, necesitamos nuevos enfoques innovadores. Afortunadamente, los rápidos avances de la Cuarta Revolución Industrial en biotecnología son prometedores. Ya se están utilizando nuevas herramientas genéticas y biotecnológicas en medicina y sistemas agrícolas, particularmente en cultivos y animales domésticos. La biotecnología avanza a un ritmo aún más rápido que el de la Ley de Moore, que vio duplicar el poder de procesamiento de microchips cada dos años, mientras que los costos cayeron a la mitad.

Como muestra la curva de Carlson anterior, el costo de secuenciar un genoma ha caído de $ 100 millones en 2001 a menos de $ 1000 en la actualidad. Ahora no solo podemos leer el código biológico más rápido, sino también escribir y diseñar con él de nuevas maneras.

Aquí hay nueve biotecnologías nuevas o emergentes que podrían ayudar a salvaguardar la naturaleza.

1. Biobanking y crioconservación

Los biobancos almacenan muestras biológicas para investigación y como recurso de respaldo para preservar la diversidad genética. Los ejemplos incluyen el zoológico congelado de San Diego, los proyectos Frozen Ark y numerosos bancos de semillas. Las muestras proporcionan tejidos, líneas celulares e información genética que pueden formar la base para restaurar y recuperar la vida silvestre en peligro de extinción. Para permitir esto, debe llevarse a cabo una recolección continua de muestras biológicas de especies que se enfrentan a la extinción.

2. ADN antiguo

El ADN antiguo (aDNA) es un ADN que se ha extraído de especímenes de museos o sitios arqueológicos de hasta miles de años de antigüedad. El ADN se degrada rápidamente, por lo que la mayoría del ADN proviene de muestras de menos de 50,000 años y de climas fríos. El espécimen más antiguo registrado con ADN recuperable es un caballo desenterrado de tierra congelada en Yukon, Canadá. Se ha fechado entre 560,000 a 780,000 años.

Para fines de conservación, el ADN puede dar una idea de la evolución y la genética de la población, y revelar mutaciones perjudiciales que se han desarrollado con el tiempo. También puede permitirnos recuperar valiosos "alelos extintos", para devolver la diversidad genética completa a especies que han sido agotadas genéticamente por poblaciones pequeñas o fragmentadas. Incluso existe la posibilidad de devolver las especies extintas a la vida y a sus antiguos roles ecológicos en la naturaleza.

(PD. Lo siento, no hay dinosaurios. "No se puede clonar de piedra").

3. Secuenciación del genoma

La secuenciación del genoma de alto rendimiento crea un genoma de referencia que puede proporcionar la base para comprender genéticamente una especie y puede actuar como los bloques de construcción para la ingeniería genética en el futuro. Varias iniciativas se centran en secuenciar la vida en la Tierra, creando un recurso inigualable para capturar la diversidad genética de la vida. El genoma 10K, el Fish-T1K (transcriptomes de 1,000 peces) y el Proyecto de genomas aviares son ejemplos notables.

Las herramientas de secuenciación rápida, con una cobertura menor que un genoma de referencia, se pueden utilizar para estudiar poblaciones de manera rentable. Pueden proporcionar información para la planificación de la conservación, mejorar la pesca y la regulación de la vida silvestre, y mejorar los resultados de la restauración.

La secuenciación avanzada del genoma permite a los investigadores identificar marcadores genéticos que transmiten resistencia a enfermedades u otros elementos de aptitud adaptativa.

4. Bioinformática

La bioinformática, la fusión del procesamiento de datos, big data, inteligencia artificial y biología, ofrece nuevas perspectivas sobre los esfuerzos de conservación. Permite genómica, proteómica y transcriptómica: las ciencias de genomas, proteínas y transcripciones de ARN, respectivamente. El aumento de la potencia informática permite un análisis más rápido de los precursores genéticos de la adaptación, la resistencia al cambio ambiental y la relación en las especies silvestres.

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5. Edición del genoma

Los avances como CRISPR han hecho que la edición del genoma sea mucho más precisa y accesible en los últimos cinco años. Los administradores de vida silvestre ahora tienen una forma específica de activar la resistencia a las enfermedades que puede estar latente. También es posible "identificar" rasgos genéticos de otra especie, lo que permite la resistencia a nuevas enfermedades. Además, la edición del genoma podría acelerar el desarrollo de sistemas de arrecifes de coral frágiles y en peligro, haciéndolos más resistentes a los océanos más cálidos y ácidos.

6. Gene drive

La invasión de especies de plagas no nativas, como roedores, cerdos salvajes e insectos, es una amenaza global significativa para la biodiversidad, especialmente en pequeñas islas ricas en biodiversidad. Los enfoques tradicionales para erradicar tales especies generalmente involucran biocidas poderosos que pueden tener efectos nocivos fuera del objetivo. Nuevas herramientas genéticas pueden ayudar.

Un impulso genético es el proceso por el cual un gen particular o una variante genética se hereda a una frecuencia alta. Por ejemplo, para abordar el problema de los roedores invasores, se podría aplicar un impulso genético para alterar la proporción de sexos de una población isleña de ratas para que se conviertan en machos y no se reproduzcan. Los avances en esta tecnología pueden permitir que tales rasgos sean ajustables, regionales y reversibles.

La tecnología de impulso genético podría erradicar la enfermedad. Parece posible eliminar la capacidad de un mosquito de transmitir enfermedades humanas como la malaria, el zika y el dengue, así como enfermedades de la vida silvestre como la malaria aviar.

Si se aplican de manera responsable, los impulsos genéticos representan una nueva herramienta potencialmente transformadora. Sin embargo, la alta herencia del impulso hace que la aplicación de campo de la tecnología de impulso genético sea comprensiblemente controvertida. Afortunadamente para la conservación, se están desarrollando varios tipos diferentes de impulso genético, implementando diferentes metodologías para evitar la propagación del impulso más allá de la población objetivo.

7. Tecnologías reproductivas avanzadas

La genómica, las técnicas avanzadas de reproducción y la clonación se están aplicando ampliamente en el sector de la cría de animales, particularmente en la producción de toros para la cría de ganado y para los atletas equinos de alto rendimiento en polo y saltos. Cuando hay tejidos criopreservados, la clonación puede traer nueva diversidad genética a especies en peligro crítico, así como a aquellas que han sufrido un cuello de botella en la población. La clonación ofrece nuevas esperanzas para varias especies de mamíferos, incluido el hurón de patas negras en América del Norte, el bucardo en Europa y el rinoceronte blanco del norte de África.

8. ARN bicatenario

El comercio mundial y los viajes introducen, sin darse cuenta, enfermedades fúngicas en paisajes y especies que carecen de una defensa evolucionada. Las nuevas tecnologías genómicas proporcionan un conjunto de herramientas potenciales para transmitir resistencia a las enfermedades y reducir la virulencia de una infección. En particular, los ARN cortos de doble cadena (ARNds) están emergiendo como una poderosa herramienta de manejo de enfermedades.

Se ha realizado una importante inversión comercial para desarrollar esta tecnología para el control de diversas enfermedades fúngicas que amenazan la producción agrícola. Los dsRNA ofrecen una forma efectiva y ecológica de controlar especies patógenas específicas con pocos efectos fuera del objetivo. Las poblaciones de murciélagos en América del Norte se han estrellado debido a un patógeno fúngico conocido como síndrome de nariz blanca. Esta tecnología podría permitir a estos murciélagos sobrevivir y recuperarse.

9. Alternativas sintéticas a los productos de vida silvestre.

El uso excesivo de productos naturales para uso biomédico y de consumo continúa causando o amenazando extinciones. La biología sintética ofrece nuevos métodos de fabricación para suplantar la demanda de productos de vida silvestre. Por ejemplo, los cangrejos herradura, que se cosechan y sangran para obtener una proteína única utilizada en las pruebas de seguridad de medicamentos y vacunas inyectables, podrían reemplazarse por una alternativa sintética.

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Biodiversidad en la Cuarta Revolución Industrial

Una nueva asociación público-privada, que aproveche la innovación del sector privado, la administración del sector público y múltiples nuevas tecnologías podría ayudar a modernizar la caja de herramientas de conservación de la biodiversidad. La atención también debe centrarse en la legitimidad de la biotecnología para la conservación y desarrollar un consenso sobre su uso.

Con las herramientas y asociaciones genéticas adecuadas, podemos cambiar el rumbo de la extinción.

Publicado originalmente en www.weforum.org.