Захаванне геномікі - захаванне геномаў, а не асоб

Не бяжыце, каб захаваць гэты від! Замест гэтага, гонка, каб захаваць яго геном.

Д-р Грэм Этерингтон

Захаванне геномікі дае знікаючым відам дапамогу ў аднаўленні іх колькасці да ўстойлівага памеру. Д-р Грэм Этерингтон, старэйшы вылічальны біёлаг групы пазваночных і здароўя геномікі, тлумачыць, як мы выкарыстоўваем найноўшыя тэхналогіі, каб вярнуць знікаючыя віды з краю.

Зграя Квілеі з чырвоным наборам, найбольш шматлікія ў свеце віды птушак. Крэдыт: Shutterstock / EcoPrint

Шматлікія папуляцыі звычайна разнастайныя па сваім генетычным складзе. Гэта азначае, што калі вы выпадкова адабралі ген ад некалькіх розных асобін аднаго віду, вы выявілі б вельмі тонкія адрозненні ў іх паслядоўнасці ДНК.

Гэты варыянт мы называем "генетычная разнастайнасць", і кожная розніца паміж людзьмі вядома як "алель".

Калі папуляцыя мае высокі ўзровень генетычнай разнастайнасці, пэўныя асобы могуць хутчэй рэагаваць на змены навакольнага асяроддзя. Гэты варыянт (які можа быць нейтральным для пачатку, гэта значыць, ён не мае ніякіх пераваг і недахопаў), можа стаць выгадным, забяспечыўшы гэтым людзям пэўныя алелі для адаптацыі да розных умоў, чым тыя, без іх, і, такім чынам, спрыяючы павелічэнню выжывання і непазбежна. , развядзенне.

Затым гэтая разнавіднасць перадаецца нашчадкам, спрыяючы поспеху гэтага віду.

Аднак невялікая папуляцыя можа пацярпець ад зніжэння генетычнай разнастайнасці праз інбрыдынг. Напрыклад, пры параўнанні розных пазіцый па геному 25 чырвонакрылых квелей (Quelea quelea), самай шматлікай у свеце птушкі, можна знайсці тры-чатыры розныя алелі, у той час як тыя ж пазіцыі ў геномах усіх 25 пакінутых Мадагаскарскіх Пачардаў ( Айтыя інатата), самая рэдкая птушка ў свеце, хутчэй за ўсё, знойдзе толькі адзін-два алелі. Такую карціну "нізкага алельнага разнастайнасці" можна колькасна ацаніць па геному шляхам паслядоўнасці некалькіх асобін з папуляцыі.

Чорнаногі тхор калісьці налічваў толькі сем асобін.

Генетыку пашанцавала-пагрузіць.

У не вельмі рэдкім сцэнарыі, уявіце, калі б насельніцтва чырвонай келі, якая валодае высокім узроўнем генетычнай разнастайнасці, раптам разбілася толькі на 100 асобін - гэты высокі ўзровень генетычнай разнастайнасці быў бы страчаны - разам са здольнасцю рэагаваць на змены у навакольным асяроддзі.

У галіне аховы геномікі мы вывучаем гэту генетычную разнастайнасць ва ўсіх генах, каб лепш зразумець іх наступствы для экалогіі, здароўя і хвароб. Такая выпадковая страта генетычнага разнастайнасці ў памяншэнні папуляцыі - гэта працэс, вядомы як "генетычны дрэйф", а таксама ўскладняецца "дэбрэтай", якая звязана адзін з адным, што прыводзіць да далейшай страты генетычнай разнастайнасці.

Квелія з чырвоным рахункам, блізка. Крэдыт: Shutterstock / Нік Біманс.

Не ўсе гены роўныя.

Адной з першых праблем, з якой сутыкаюцца невялікія папуляцыі знікаючых відаў, з'яўляецца хвароба.

Напрыклад, тхор (Mustela nigripes), папуляцыя якога ў апошні час знізілася да ўсяго сямі асобін, успрымальная да захворванняў, якія, як вядома, закранаюць іншыя віды тхораў або палека. Гэта цалкам можа быць звязана з дэпрэсіяй інбрыдынгу і генетычным дрэйфам з наступнай стратай выгадных алеляў у генах, адказных за барацьбу з хваробай.

У галіне захавання геномікі вывучэнне генаў, якія ўдзельнічаюць у імунным адказе, з'яўляецца адным з найважнейшых прыярытэтаў, паколькі гэтыя гены звычайна адны з першых дзівяць невялікую папуляцыю, якая пакутуе ад страты генетычнай разнастайнасці.

Чорнаногі тхор калісьці налічваў толькі сем асобін. Крэдыт: Грэм Этерингтон.

Генетычнае выратаванне.

Так што мы можам зрабіць з інфармацыяй, атрыманай з падыходу Conservation Genomics? "Генетычная выратавальная" - гэта падыход, накіраваны на асцярожнае ўзнаўленне генетычнай разнастайнасці сярод выміраючых відаў. Класічны прыклад - Фларыдская пантэра (Puma concolor).

Фларыда Пантэра была зведзена да колькасці насельніцтва не больш за 25 асобін, прычым значныя прыкметы інбрыдынгу і ў выніку страты генетычнай разнастайнасці.

У галіне аховы геномікі вывучэнне генаў, якія ўдзельнічаюць у імунным адказе, з'яўляецца адным з самых галоўных прыярытэтаў ...

Увядзенне васьмі пантэр з Тэхаса ў натуральную асяроддзе пражывання пантэры ў Фларыдзе дазволіла павялічыць генетычную разнастайнасць папуляцыі, што дазволіла віду пераадолець наступствы інбрыдынгу і патроіць колькасць насельніцтва.

Фларыда Пантэра, гісторыя поспеху захавання геномікі. Shutterstock / Джо Крэбін.

Праблема насельніцтва.

Генетыка захавання таксама можа быць выкарыстана для вызначэння лепшай папуляцыі, якая выкарыстоўваецца для генетычнага выратавання. Парадкаваўшы і прааналізаваўшы геномы патэнцыяльнай папуляцыі "генетычных донараў", мы зможам вызначыць вобласці генома, якія звязаны з адаптацыяй.

Затым мы можам выбраць, якіх асоб уводзіць, параўноўваючы геномы донараў з мэтавымі папуляцыямі. Каб вызначыць лепшых асобаў-донараў, мы можам выбіраць геномы з найбольшай разнастайнасцю, альбо дакладна вызначыўшы пазіцыі ў мэтавых геномах, адказных за дэпрэсію інбрыдынгу, а потым увесці асоб, якія маюць на розных пазіцыях розныя алелі.

Новая тэхналогія прыносіць новыя ідэі і маральныя дылемы, якія часта ідуць разам з імі.

Іншыя намаганні могуць быць накіраваны на выкарыстанне нядаўніх дасягненняў і прарываў у тэхніцы рэдагавання геному, напрыклад, першыя малпы, народжаныя з індывідуальнымі мутацыямі.

Гэтыя тэхналогіі можна было б выкарыстоўваць у генеміі захавання дзякуючы дбайнаму кіраванаму падыходу, які ўключае:

  • Секцыяніраванне музейных асобнікаў перыяду часу, калі ў цяперашні час знікаючы выгляд быў не так рэдкім і меў высокі ўзровень генетычнай разнастайнасці
  • Выяўленне генетычнай разнастайнасці ў цяперашняй папуляцыі
  • Выкарыстоўваючы метады рэдагавання геному, каб акуратна ўвесці гэтую страчаную генетычную разнастайнасць назад у сучасную, знікаючую папуляцыю.

Інструменты захавання геномікі.

Па-ранейшаму адносна дарагія паслядоўнасці геномаў, асабліва калі вы хочаце атрымаць сапраўды якасныя дадзеныя, і даследчыкі не заўсёды могуць сабе гэта зрабіць. У сувязі з гэтым генеміка вобласці захавання шукае альтэрнатывы непасрэднаму паслядоўнасці геномаў, ствараючы эканамічна эфектыўныя інструменты і рэсурсы для выкарыстання іншымі даследчыкамі.

Мы можам стварыць генатыпныя чыпы SNP, якія могуць праверыць на наяўнасць або адсутнасць пэўнай генетычнай разнастайнасці ў сотнях ці тысячах асобін. Зберажэнне геномікі можа таксама вызначыць значна скарочанае мноства генаў да паслядоўнасці, каб выявіць генетычную разнастайнасць у вялікай колькасці асобін, адмаўляючы неабходнасць паслядоўнасці ўсяго генома.

Тасманійскі д'ябал (Sarcophilus harrisii) таксама пад пагрозай захворвання. Shutterstock / Gapvoy.

Не будзем забываць ...

Тэхналогія рухаецца хутка, і сённяшняя мара часта рэальнасць заўтрашняга дня. Новая тэхналогія прыносіць новыя ідэі і маральныя дылемы, якія часта ідуць разам з імі. Зразумела, як бы ні былі перадавыя тэхналогіі, мы ўсё ж павінны памятаць, што захаванне і кіраванне асяроддзем пражывання заўсёды павінны заставацца адным з нашых найбольш важных прыярытэтаў.

Д-р Грэм Этерингтон

Арыгінальны артыкул: Conservation Genomics - эканомія геномаў, а не асоб