생물 다양성을 구할 수있는 9 가지 멋진 유전자 도구

복제는 치명적으로 위험에 처한 북부 흰 코뿔소에 대한 희망을 줄 수 있습니다. 이미지 : REUTERS / Christian Hartmann

모리셔스 정부의 니산 데 그나 레인 국립 해양위원회

Ryan Phelan Revive & Restore 공동 창립자 겸 전무

Thomas Maloney 보존 과학 이사, 소생 및 복원

이 기사는 세계 경제 포럼 연례 회의의 일부입니다

우리는 세계 생물 다양성 위기에 직면 해 있습니다. 과학자들은 매년 수만 마리의 동물이 멸종되고 있다고 전했다. Living Planet Index에 따르면 세계 생물 다양성의 거의 절반이 1970 년대 이래 사라졌다.

이러한 트러블 트렌드는 둔화의 조짐을 보이지 않습니다. 실제로, 인구 및 경제 성장, 광범위한 서식지 파괴, 침입 종, 야생 동물 질병 및 기후 변화는 압력을 증가시킵니다.

이미지 : 부활 및 복원

지구의 생물 다양성을 보호하려면 혁신적인 새로운 접근 방식이 필요합니다. 다행스럽게도 4 차 산업 혁명의 생명 공학 기술의 급속한 발전이 약속입니다. 새로운 유전자 및 생명 공학 도구는 이미 약과 농업 시스템, 특히 농작물과 가축에서 사용되고 있습니다. 생명 공학은 무어의 법칙보다 훨씬 빠른 속도로 발전하고 있는데, 이는 2 년마다 마이크로 칩 처리 능력이 두 배로 증가하고 비용은 절반으로 줄었습니다.

위의 칼슨 곡선에서 알 수 있듯이 게놈 시퀀싱 비용은 2001 년 1 억 달러에서 오늘 1000 달러 이하로 떨어졌습니다. 이제 생물학적 코드를 더 빨리 읽을 수있을뿐만 아니라 새로운 방식으로 코드를 작성하고 디자인 할 수 있습니다.

다음은 자연을 보호하는 데 도움이되는 9 가지 새로운 생명 공학 기술입니다.

1. 바이오 뱅킹 및 냉동 보존

바이오 뱅크는 연구를위한 생물학적 시료를 저장하고 유전자 다양성을 보존하기위한 백업 자원으로 저장합니다. 예로는 샌디에고 프로즌 동물원, 프로즌 아크 프로젝트 및 수많은 종자 은행이 있습니다. 샘플은 멸종 위기에 처한 야생 동물을 복원하고 회복하기위한 기초를 형성 할 수있는 조직, 세포주 및 유전자 정보를 제공합니다. 이를 가능하게하기 위해, 멸종 위기에 처한 생물 종으로부터 생물학적 샘플을 지속적으로 수집해야합니다.

2. 고대 DNA

고대 DNA (aDNA)는 박물관 표본 또는 수천년 전의 고고 학적 유적지에서 추출 된 DNA입니다. DNA는 빠르게 분해되므로 대부분의 aDNA는 50,000 세 미만의 표본과 추운 기후에서 나옵니다. 회수 가능한 DNA로 기록 된 가장 오래된 표본은 캐나다 유콘의 얼어 붙은 땅에서 발굴 된 말입니다. 그것은 560,000에서 780,000 년 사이의 날짜입니다.

보존 목적으로, aDNA는 진화 및 집단 유전학에 대한 통찰력을 제공하고, 시간이 지남에 따라 개발 된 유해한 돌연변이를 밝혀 낼 수 있습니다. 또한 소량 또는 단편화 된 개체군에 의해 유 전적으로 고갈 된 종으로 완전한 유전 적 다양성을 회복시키기 위해 귀중한 "소멸 된 대립 유전자"를 회수 할 수 있습니다. 멸종 된 종을 생명으로 되돌리고 야생에서 그들의 오래된 생태 학적 역할로 돌아갈 가능성도 있습니다.

(PS. 죄송합니다. 공룡은 없습니다.“돌에서 복제 할 수 없습니다.”

3. 게놈 시퀀싱

처리량이 많은 게놈 시퀀싱은 종을 유 전적으로 이해하기위한 기초를 제공 할 수있는 참조 게놈을 생성하고 향후 유전자 공학의 기본 요소로 작용할 수 있습니다. 여러 가지 이니셔티브가 지구의 생명을 시퀀싱하는 데 중점을두고 생명의 유전 적 다양성을 포착 할 수있는 최고의 리소스를 만듭니다. 게놈 10K, Fish-T1K (1,000 마리 물고기의 전 사체) 및 조류 게놈 프로젝트가 주목할만한 예입니다.

기준 게놈보다 적용 범위가 낮은 신속한 시퀀싱 툴을 사용하여 집단을 비용 효율적으로 연구 할 수 있습니다. 보존 계획에 대한 통찰력을 제공하고 어업 및 야생 동물 규제를 개선하며 복원 결과를 향상시킬 수 있습니다.

고급 게놈 시퀀싱을 통해 연구자들은 질병에 대한 내성 또는 적응력에 대한 다른 요소를 전달하는 유전자 마커를 식별 할 수 있습니다.

4. 생물 정보학

생물 정보학 (데이터 처리, 빅 데이터, 인공 지능 및 생물학의 병합)은 보존 노력에 대한 새로운 관점을 제공합니다. 게놈, 단백질 및 전 사체-각각 게놈, 단백질 및 RNA 전 사체 과학을 가능하게합니다. 컴퓨팅 성능을 높이면 유전 적 선구자에 대한 적응, 환경 변화에 대한 탄력성 및 야생 종의 관련성을 더 빠르게 분석 할 수 있습니다.

이미지 : 부활 및 복원

5. 게놈 편집

CRISPR과 같은 발전으로 지난 5 년 동안 게놈 편집이 훨씬 정확하고 접근 가능해졌습니다. 야생 생물 관리자는 현재 휴면 상태 일 수있는 질병 저항성을 활성화하는 목표 방법을 가지고 있습니다. 또한 다른 종의 유전 적 특성을“노크”하여 새로운 질병에 저항 할 수 있습니다. 또한 게놈 편집은 연약하고 멸종 위기에 처한 산호초 시스템의 개발을 가속화하여 더 따뜻하고 산성 인 바다에 더 탄력적입니다.

6. 유전자 드라이브

설치류, 야생 돼지 및 곤충과 같은 비 천연 해충 종의 침입은 특히 생물 다양성이 풍부한 작은 섬에서 생물 다양성에 대한 중대한 위협입니다. 그러한 종을 근절하기위한 전통적인 접근법은 일반적으로 유해한 표적 외 효과를 가질 수있는 강력한 살 생물 제를 포함한다. 새로운 유전자 도구가 도움이 될 수 있습니다.

유전자 구동은 특정 유전자 또는 유전자 변이체가 높은 빈도로 유전되는 과정입니다. 예를 들어, 침입 성 설치류의 문제를 해결하기 위해, 유전자 드라이브는 쥐의 섬 개체군의 성별 비율을 변경하여 모두 수컷이되고 번식에 실패하도록 적용 할 수 있습니다. 이 기술의 발전으로 그러한 특성을 조정 가능하고 지역적이며 가역적 일 수 있습니다.

유전자 드라이브 기술은 질병을 근절 할 수 있습니다. 말라리아, 지카, 뎅기열과 같은 인간 질병뿐만 아니라 조류 말라리아와 같은 야생 동물 질병을 운반하는 모기의 능력을 제거하는 것이 가능해 보입니다.

책임감있게 적용된다면 유전자 드라이브는 잠재적으로 혁신적인 새로운 도구를 나타냅니다. 그러나, 드라이브의 높은 상속성은 유전자 드라이브 기술의 현장 적용이 이해할 수없는 논란을 일으킨다. 다행스럽게도 보존을 위해 여러 종류의 유전자 드라이브가 개발 중이며, 대상 집단 이상의 드라이브 확산을 피하기 위해 다른 방법론을 전개하고 있습니다.

7. 고급 생식 기술

축산 분야, 특히 가축 사육 용 황소 생산, 폴로 및 쇼 점프에서 최고 성능의 말 운동 선수를 대상으로 게놈, 고급 생식 기술 및 복제가 널리 적용되고 있습니다. 냉동 보존 된 조직이있을 때, 복제는 비판적으로 멸종 위기에 처한 종들과 인구 병목 현상을 겪은 종들에게 새로운 유전 적 다양성을 가져올 수 있습니다. 복제는 북미의 검은 발 흰 족제비, 유럽의 부 카도, 아프리카의 북부 흰 코뿔소를 포함한 여러 종의 포유류에게 새로운 희망을 제공합니다.

8. 이중 가닥 RNA

세계 무역과 여행은 진화 된 방어력이없는 풍경과 종에 곰팡이 질병을 부주의하게 도입합니다. 새로운 게놈 기술은 질병 저항성을 전달하고 감염의 병독성을 줄이기위한 일련의 잠재적 도구를 제공합니다. 특히, 짧은 이중 가닥 RNA (dsRNA)가 강력한 질병 관리 도구로 떠오르고 있습니다.

농업 생산을 위협하는 다양한 곰팡이 질병의 통제를 위해이 기술을 개발하기위한 상당한 상업적 투자가있었습니다. dsRNA는 효과가 적은 친환경적 방법을 제공하여 표적 외 효과가 거의없는 특정 병원성 종을 제어합니다. 북미 지역의 박쥐 개체군은 백코 증후군으로 알려진 곰팡이 병원체로 인해 추락했습니다. 이 기술은이 박쥐가 생존하고 복구 할 수 있도록합니다.

9. 야생 동물 제품에 대한 합성 대안

생의학 및 소비자 사용을위한 천연 제품의 남용은 멸종을 계속하거나 위협합니다. 합성 생물학은 야생 동물 제품에 대한 수요를 대체 할 수있는 새로운 제조 방법을 제공합니다. 예를 들어, 주 사용 약물 및 백신의 안전성 테스트에 사용되는 독특한 단백질을 위해 수확 및 채취 된 말굽 게는 합성 대안으로 대체 될 수 있습니다.

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4 차 산업 혁명의 생물 다양성

민간 부문 혁신, 공공 부문 관리 및 여러 가지 새로운 기술을 활용하는 새로운 공공-민간 파트너십은 생물 다양성 보존 도구 상자를 현대화하는 데 도움이 될 수 있습니다. 보존을위한 생명 공학의 적법성 및 그 사용에 대한 합의를 개발하는 데에도주의를 기울여야한다.

올바른 유전자 도구와 파트너십을 통해 멸종 위기에 처할 수 있습니다.

원래 www.weforum.org에 게시되었습니다.