9 ferramentas genéticas legais que podem salvar a biodiversidade

A clonagem poderia fornecer esperança para os rinocerontes brancos do norte criticamente ameaçados. Imagem: REUTERS / Christian Hartmann

Conselho Nacional Oceânico Nishan Degnarain do Governo das Maurícias

Ryan Phelan Co-fundador e diretor executivo, Revive & Restore

Thomas Maloney Diretor de Ciência da Conservação, Reviver e Restaurar

Este artigo é parte da Reunião Anual do Fórum Econômico Mundial

Estamos enfrentando uma crise global de biodiversidade. Dezenas de milhares de espécies animais estão se extinguindo a cada ano, estimam os cientistas. Quase metade da biodiversidade mundial desapareceu desde a década de 1970, segundo o Living Planet Index.

Essas tendências preocupantes não mostram sinais de desaceleração. De fato, o crescimento econômico e populacional, a destruição generalizada de habitats, espécies invasoras, doenças da vida selvagem e mudanças climáticas aumentam a pressão.

Imagem: Revive e restaure

Para salvaguardar a biodiversidade do nosso planeta, precisamos de novas abordagens inovadoras. Felizmente, os rápidos avanços da Quarta Revolução Industrial em biotecnologia são promissores. Novas ferramentas genéticas e biotecnológicas já estão sendo usadas em sistemas médicos e agrícolas, particularmente em culturas e animais domésticos. A biotecnologia está avançando a uma taxa ainda mais rápida que a da Lei de Moore, que viu o poder de processamento de microchips dobrar a cada dois anos, enquanto os custos caíam pela metade.

Como mostra a curva de Carlson acima, o custo de sequenciar um genoma caiu de US $ 100 milhões em 2001 para menos de US $ 1000 hoje. Agora, somos capazes não apenas de ler o código biológico mais rapidamente, mas também de escrever e projetar com ele de novas maneiras.

Aqui estão nove biotecnologias novas ou emergentes que podem ajudar a proteger a natureza.

1. Biobanco e crio-preservação

Os biobancos armazenam amostras biológicas para pesquisa e como recurso de reserva para preservar a diversidade genética. Exemplos incluem o Zoológico Congelado de San Diego, os projetos da Arca Congelada e vários bancos de sementes. As amostras fornecem tecidos, linhas celulares e informações genéticas que podem formar a base para restaurar e recuperar a vida selvagem ameaçada. Para permitir isso, a coleta contínua de amostras biológicas de espécies em extinção deve ocorrer.

2. DNA antigo

DNA antigo (aDNA) é um DNA que foi extraído de espécimes de museus ou sítios arqueológicos com milhares de anos de idade. O DNA se degrada rapidamente, de modo que a maioria do aDNA vem de amostras com menos de 50.000 anos de idade e de climas frios. O espécime mais antigo registrado com DNA recuperável é um cavalo desenterrado de solo congelado em Yukon, Canadá. Foi datado entre 560.000 a 780.000 anos.

Para fins de conservação, o aDNA pode fornecer informações sobre evolução e genética populacional e revelar mutações deletérias que se desenvolveram ao longo do tempo. Também pode nos permitir recuperar valiosos “alelos extintos”, para devolver diversidade genética completa a espécies que foram geneticamente esgotadas por populações pequenas ou fragmentadas. Existe até a perspectiva de retornar espécies extintas à vida e a seus antigos papéis ecológicos na natureza.

(PS. Desculpe, não há dinossauros. “Você não pode clonar de pedra.”)

3. Sequenciamento de genoma

O sequenciamento de genoma de alto rendimento cria um genoma de referência que pode fornecer a base para a compreensão genética de uma espécie e pode atuar como os alicerces da engenharia genética no futuro. Várias iniciativas estão focadas no seqüenciamento da vida na Terra, criando um recurso incomparável para capturar a diversidade genética da vida. O genoma 10K, o Fish-T1K (transcriptomas de 1.000 peixes) e o Projeto Aves Genomes são exemplos notáveis.

As ferramentas de sequenciamento rápido, com menor cobertura do que um genoma de referência, podem ser usadas para estudar populações de maneira econômica. Eles podem fornecer informações para o planejamento de conservação, melhorar a regulamentação da pesca e da vida selvagem e aprimorar os resultados da restauração.

O sequenciamento avançado de genoma permite que os pesquisadores identifiquem marcadores genéticos que transmitam resistência a doenças ou outros elementos da aptidão adaptativa.

4. Bioinformática

Bioinformática - a fusão de processamento de dados, big data, inteligência artificial e biologia - traz novas perspectivas sobre os esforços de conservação. Permite genômica, proteômica e transcriptômica - as ciências dos genomas, proteínas e transcrições de RNA, respectivamente. O aumento do poder computacional permite uma análise mais rápida dos precursores genéticos à adaptação, resiliência às mudanças ambientais e relação entre espécies selvagens.

Imagem: Revive & Restore

5. Edição de genoma

Avanços como o CRISPR tornaram a edição de genoma muito mais precisa e acessível nos últimos cinco anos. Agora, os gerentes de vida selvagem têm uma maneira específica de ativar a resistência a doenças que podem estar inativas. Também é possível “inverter” traços genéticos de outra espécie, permitindo resistência a novas doenças. Além disso, a edição do genoma poderia acelerar o desenvolvimento de sistemas de recifes de coral frágeis e ameaçados, tornando-os mais resistentes a oceanos mais quentes e ácidos.

6. Gene drive

A invasão de espécies não-nativas de pragas, como roedores, porcos selvagens e insetos, é uma ameaça global significativa à biodiversidade, especialmente em pequenas ilhas ricas em biodiversidade. As abordagens tradicionais para erradicar essas espécies geralmente envolvem poderosos biocidas que podem ter efeitos fora do alvo prejudiciais. Novas ferramentas genéticas podem ajudar.

Uma unidade de gene é o processo pelo qual um determinado gene ou variante de gene é herdado em alta frequência. Por exemplo, para abordar o problema dos roedores invasores, uma unidade de gene pode ser aplicada para alterar a proporção de sexo de uma população de ratos da ilha, para que eles se tornem todos machos e não se reproduzam. Os avanços nessa tecnologia podem permitir que esses traços sejam ajustáveis, regionais e reversíveis.

A tecnologia de acionamento de genes pode erradicar doenças. Parece possível eliminar a capacidade de um mosquito de transportar doenças humanas como malária, zika e dengue, bem como doenças da vida selvagem, como a malária aviária.

Se aplicados de forma responsável, os drives de genes representam uma nova ferramenta potencialmente transformadora. No entanto, a alta herança da unidade torna a aplicação em campo da tecnologia da unidade de genes compreensivelmente controversa. Felizmente para a conservação, vários tipos diferentes de impulso gênico estão em desenvolvimento, empregando metodologias diferentes para evitar a disseminação do impulso para além da população-alvo.

7. Tecnologias reprodutivas avançadas

A genômica, as técnicas avançadas de reprodução e a clonagem estão se tornando amplamente aplicadas no setor de criação de animais, particularmente na produção de touros para criação de gado e para atletas eqüinos com melhor desempenho em polo e salto de saltos. Quando existem tecidos criopreservados, a clonagem pode trazer nova diversidade genética a espécies ameaçadas de extinção, bem como àquelas que sofreram com um gargalo populacional. A clonagem oferece uma nova esperança para várias espécies de mamíferos, incluindo o furão de patas negras na América do Norte, o bucardo na Europa e o rinoceronte branco do norte na África.

8. RNA de fita dupla

O comércio e as viagens globais inadvertidamente introduzem doenças fúngicas em paisagens e espécies que não possuem uma defesa evoluída. Novas tecnologias genômicas fornecem um conjunto de ferramentas em potencial para transmitir resistência a doenças e reduzir a virulência de uma infecção. Em particular, RNAs curtos e de fita dupla (dsRNAs) estão emergindo como uma poderosa ferramenta de gerenciamento de doenças.

Houve um investimento comercial significativo para desenvolver essa tecnologia para o controle de várias doenças fúngicas que ameaçam a produção agrícola. Os dsRNAs oferecem uma maneira eficaz e ecológica de controlar espécies patogênicas específicas com poucos efeitos fora do alvo. As populações de morcegos na América do Norte caíram devido a um patógeno fúngico conhecido como síndrome do nariz branco. Essa tecnologia poderia permitir que esses morcegos sobrevivessem e se recuperassem.

9. Alternativas sintéticas aos produtos da vida selvagem

O uso excessivo de produtos naturais para uso biomédico e de consumo continua a causar ou ameaçar extinções. A biologia sintética oferece novos métodos de fabricação para suplantar a demanda por produtos da vida selvagem. Por exemplo, os caranguejos-ferradura, que são colhidos e sangrados por uma proteína única usada nos testes de segurança de medicamentos e vacinas injetáveis, poderiam ser substituídos por uma alternativa sintética.

Imagem: Revive e restaure

Biodiversidade na quarta revolução industrial

Uma nova parceria público-privada, aproveitando a inovação do setor privado, a administração do setor público e várias novas tecnologias poderia ajudar a modernizar a caixa de ferramentas de conservação da biodiversidade. A atenção também deve ser focada na legitimidade da biotecnologia para conservação e no desenvolvimento de um consenso em torno de seu uso.

Com as ferramentas e parcerias genéticas certas, podemos mudar a maré pela extinção.

Publicado originalmente em www.weforum.org.