آیا تغییر ژن‌های گونه‌های در خطر انقراض روش مناسبی برای حفظ آن‌ها است؟

در سراسر جهان، جمعیت بسیاری از گونه‌های محبوب با سرعت فزاینده‌ای در حال کاهش است. براساس پیش‌بینی ناخوشایندی، ممکن است تا سال ۲۰۵۰ حداکثر ۴۰ درصد از کل گونه‌های جهان منقرض شوند. موضوع نگران‌کننده این است که بسیاری از این کاهش‌ها ناشی از تهدیدهایی است که راه‌حل‌های کمی برای آن وجود دارد.

درحال‌حاضر، گونه‌های متعددی برای بقای خود به برنامه‌های پرورشی حفاظت وابسته‌اند؛ اما این برنامه‌ها معمولاً گونه‌ها را در مسیر سازگاری و بقا در حیات‌وحش درکنار تهدیدهای مهارنشدنی مانند تغییرات اقلیمی و بیماری هدایت نمی‌کنند. این بدان‌معنا است که برخی از گونه‌ها دیگر نمی‌توانند در حیات‌وحش وجود داشته باشند. فقدان آن‌ها اثرهای پایین‌دست عمده‌ای روی اکوسیستم خواهد گذاشت. برای مثال، عملکرد صخره‌های مرجانی بدون حضور مرجان‌ها مختل خواهد شد.

اگر راه دیگری وجود داشته باشد، چه؟ تیفانی کوش و همکارانش از دانشگاه ملبورن استرالیا روش مداخله‌ای را با این هدف ایجاد کرده‌اند که ویژگی‌های ژنتیکی موردنیاز برای بقا در حیات‌وحش را به گونه‌های درمعرض خطر انقراض بدهند.

تغییر ژنتیکی مرجان‌ها ممکن است به آن‌ها کمک کند در دنیای گرم‌تر زنده بمانند

در طول نسل‌ها، انتخاب طبیعی گونه‌ها را قادر می‌سازد تا دربرابر تهدیدها سازگاری پیدا کنند؛ اما امروزه در بسیاری از مواقع، سرعت گسترش تهدیدها از توانایی سازگارشدن گونه‌ها بیشتر است. این مشکل خصوصاً در حیات‌وحشی آشکار است که با بیماری‌های عفونی نوظهور و تغییرات اقلیمی تهدید می‌شود.

مجموعه‌ابزاری که پژوهشگران ایجاد کرده‌اند، «مداخله‌ی ژنتیکی هدفمند» یا TGI نام دارد. این رویکرد با افزایش فراوانی ویژگی‌های ژنتیکی تأثیرگذار بر توانایی زیستی گونه درمعرض تهدید عمل می‌کند. پژوهشگران روش خود را در مجله‌ی Trends in Ecology & Evolution تشریح کرده‌اند.

جعبه‌ابزاری که پژوهشگران پیشنهاد کرده‌اند، شامل «انتخاب مصنوعی» و «زیست‌شناسی مصنوعی» می‌شود. این ابزارها در کشاورزی و پزشکی تثبیت شده‌اند؛ اما به‌عنوان ابزارهایی برای حفاظت از گونه‌ها تاحدود زیادی آزمایش نشده‌اند.

در دهه‌های اخیر، درباره‌ی بسیاری از ابزارهای موجود در جعبه‌ابزار TGI به‌صورت تئوری در متون علمی مرتبط با حفاظت بحث شده است؛ اما با‌‌توجه‌‌‌به پیشرفت‌های سریع در توالی‌یابی ژنتیکی و زیست‌شناسی مصنوعی، اکنون برخی از آن‌ها را می‌توان عملی کرد. این پیشرفت‌ها درک پایه‌ی ژنتیکی ویژگی‌هایی را آسان‌تر می‌کند که گونه‌ها را قادر می‌سازد تا سازگاری پیدا کنند.

برخی از گونه‌های جانوری نمی‌توانند به موقع برای بقا دربرابر تهدیدهایی مانند بیماری سازگار شوند

انسان‌ها مدت‌ها از انتخاب مصنوعی (فنوتیپی) برای بهبود ویژگی‌های مطلوب در حیوانات و گیاهانی استفاده کرده‌اند که برای همراهی یا غذا پرورش داده می‌شدند. حاصل این تغییرات ژنتیکی موجوداتی نظیر سگ‌های اهلی و ذرت بوده است که به‌طرز چشمگیری از اجداد وحشی خود متفاوت هستند.

انتخاب مصنوعی سنتی می‌تواند به نتایجی مانند نرخ زیاد هم‌خونی منجر شود که بر سلامت و تاب‌آوری ارگانیسم اثر می‌گذارد و ازنظر حفاظت نامطلوب است. اگر تابه‌حال سگی با نژاد خالص داشته‌اید، ممکن است از برخی از این اختلالات ژنتیکی آگاه باشید. ازنظر حفاظت، تعیین اینکه کدام افراد یک گونه برای مثال دربرابر پاتوژنی کشنده مقاوم هستند، مستلزم قراردادن حیوان درمعرض تهدید است که به‌وضوح به‌نفع حفاظت از گونه نیست.

دانشمندان در صنعت دام رویکرد جدیدی برای اجتناب از این مشکلات ایجاد کرده‌اند. این رویکرد که «انتخاب ژنومی» نامیده می‌شود، داده‌های حاصل از مطالعات آزمایشگاهی (مانند آزمون بیماری) را با اطلاعات ژنتیکی حیوانات ترکیب می‌کند تا پیش‌بینی کند که کدام حیوانات ویژگی‌های ژنتیکی دارند که موجب سازگاری می‌شود. سپس، این افراد برای تولیدمثل انتخاب می‌شوند.

در طول نسل‌های بعدی، توانایی جمعیت برای بقا درکنار این تهدیدهای فراگیر افزایش پیدا می‌کند. انتخاب ژنومی به ایجاد ماهی سالمون مقاوم دربرابر بیماری و دام‌هایی منجر شده است که شیر بیشتری تولید و گرما را بهتر تحمل می‌کنند؛ اما این روش هنوز در زمینه‌ی حفاظت از حیات‌وحش آزمایش نشده است.

از انتخاب مصنوعی برای ایجاد صفات مدنظر انسان در دام‌ها استفاده شده است

زیست‌شناسی مصنوعی جعبه‌ابزاری برای ایجاد تغییر در موجودات زنده است. این حوزه از علم زیست‌شناسی شامل روش‌هایی مانند ترازایی (فناوری تولید جانداران تراریخته) و ویرایش ژن است که می‌تواند برای وارد‌کردن ژن‌های از‌دست‌رفته یا جدید یا اصلاح ویژگی‌های ژنتیکی خاص استفاده شود. ابزارهای زیست‌شناسی مصنوعی اخیر مانند CRISPR-Cas9 غوغایی در جهان پزشکی به‌پا کرده و همچنین موجب جلب‌توجه زیست‌شناسانی شده است که درزمینه‌ی حفاظت کار می‌کنند.

چنین ابزارهایی می‌توانند با دقت زیاد ویژگی‌های ژنتیکی هدفمندی در موجودات ایجاد کنند (توانایی سازگاری آن‌ها را بیشتر کنند)؛ درحالی‌که بقیه‌ی ژنوم را دست‌نخورده باقی می‌گذارند. سپس، این تغییرات ژنتیکی به نسل‌های بعدی منتقل می‌شود. این روش احتمال ایجاد تغییرات ژنتیکی ناخواسته را کاهش می‌دهد که در حالت انتخاب مصنوعی ممکن است رخ دهد.

رو‌ش‌های زیست‌شناسی مصنوعی هم‌اکنون برای اهداف محافظت در چند گونه در سراسر جهان در حال آزمایش هستند. این‌ گونه‌ها شامل درخت شاه‌بلوط و راسوی پاسیاه در ایالات متحده‌ی آمریکا و مرجان‌ها در استرالیا است.

تیفانی کوش و همکارانش در دانشگاه ملبورن برای ایجاد رویکردهای TGI در قورباغه‌های استرالیایی کار می‌کنند. آن‌ها در حال آزمایش این رویکردها در قورباغه کوروبور هستند و قصد دارند که درصورت مؤثربودن، آن‌ها را روی گونه‌های دیگر نیز آزمایش کنند.

بسیاری از گونه‌های قورباغه اکنون برای ادامه‌ی بقای خود متکی بر پرورش حفاظتی هستند. گفتنی است هیچ راه مؤثری برای بازگرداندن قورباغه‌های حساس به پاتوژن مذکور به حیات‌وحش وجود ندارد؛ زیرا این قارچ را نمی‌توان ریشه‌کن کرد.

مانند بسیاری از رویکردهای حفاظتی، مداخله‌ی ژنتیکی هدفمند نیز احتمالاً شامل بده‌بستان‌هایی می‌شود. برای مثال، ویژگی‌های ژنتیکی که گونه‌ای را دربرابر بیماری مقاوم می‌کند، ممکن است آن‌گونه را دربرابر بیماری دیگر آسیب‌پذیرتر کند.

بااین‌حال، سرعت چشمگیر کاهش گونه بدین‌معنا است که قبل از آنکه خیلی دیر شود، باید چنین راه‌حل‌های بالقوه‌ای را آزمایش کنیم. هرچه گونه به‌مدت طولانی‌تری در اکوسیستم حضور نداشته باشد، احتمال ایجاد تغییرات محیطی بازگشت‌ناپذیر بیشتر می‌شود.

هرگونه مداخله ژنتیکی از این نوع باید شامل مشارکت تمامی ذی‌نفعان، ازجمله مردم بومی و جوامع محلی باشد. باید احتیاط کرد که گونه‌ها برای رهاسازی مناسب هستند و خطری برای محیط‌زیست ندارند. پژوهشگران امیدوار‌‌‌ند که با جلب‌توجه مردم و دولت و دانشمندان به مفهوم TGI، موجب بحث و پژوهش درزمینه‌ی خطرها و مزیت‌های این رویکرد شوند.