Od starożytnych wróżbitów po zbieraczy akcji z Wall Street, ludzie zawsze pragnęli mówić o przyszłości. Nie trzeba dodawać, że zdolność ta została w większości zawyżona.
Ale co, gdyby istniał sens, w którym naprawdę można powiedzieć przyszłość? A jeśli moglibyśmy zwiększyć prawdopodobieństwo, a nawet pewne, konkretnego wyniku? Wyłaniająca się technologia znana jako napędy genowe oferuje właśnie taką możliwość faworyzowania określonych cech przyszłych roślin i zwierząt - zwiększenia produkcji rolnej, zmniejszenia ryzyka przenoszenia chorób zakaźnych lub czegoś, czego jeszcze nie wyobrażaliśmy. Rzeczywiście, niektórzy już sugerowali użycie napędów genowych w celu wyeliminowania niektórych komarów, które mogą rozprzestrzeniać Zika, malarię i inne dolegliwości. Ale czy to dobry pomysł? Jak powinniśmy myśleć o stosowaniu takiej technologii w sposób przewidujący i ważący jej korzyści i szkody dla obecnych i przyszłych pokoleń?
W ciągu ostatniego roku, na wniosek National Institutes of Health i Foundation for NIH, komitet National Academies of Sciences, Engineering i Medicine rozważył te pytania. W ubiegłym miesiącu komitet, któremu współprzewodniczyłem z Elizabeth Heitman z Center for Biomedical Ethics and Society w Vanderbilt University Medical Center, opublikował raport: „Gene Drives on the Horizon: Advancing Science, Navigating Uncertainty and Aligning Research with Public Wartości ”. Więc co doszliśmy do wniosku? Dojdę do tego za minutę, ale najpierw lekcja naukowa.
Technologia napędu genowego umożliwia naukowcom zmianę normalnych reguł - genetycznych, jeśli to możliwe - dziedziczenia genetycznego w reprodukcji seksualnej. Dzięki napędom genowym możemy znacznie zwiększyć szanse (od 50-50 szans natury na większość gatunków rozmnażających się płciowo) na dany gen przekazany potomstwu. Technologia napędu genowego łączy zmienioną cechę genetyczną, taką jak wytwarzanie samca, ze zwiększonym prawdopodobieństwem, że cecha ta przejdzie w całej populacji.
To nowe narzędzie w ugruntowanej pogoni. Dziedziczenie to dziedzina, w której ludzie wkładają wiele wysiłku w zarządzanie przyszłymi wynikami. Hodowcy mogą pracować przez lata lub dziesięciolecia, aby zapewnić, że postacie, takie jak rozmiar nasion rośliny, siła lub prędkość konia, będą przechodziły przewidywalnie z pokolenia na pokolenie. Jak przewidywalnie? Cóż, w całej historii istota „dobrej hodowli” sprawia, że przejście pożądanej cechy między pokoleniami jest jak najbardziej wiarygodne.
Jednak dopiero pod koniec XIX wieku eksperymenty z roślinami grochowymi przeprowadzone przez austriackiego mnicha Gregora Mendela podniosły perspektywę, że zarządzanie przepływem cech między pokoleniami może wyjść poza najlepsze praktyki lub nawet najlepsze przypuszczenia. Mendel wykazał, że dla przynajmniej niektórych cech rodzicielskich mógł przewidzieć średnią częstotliwość, z jaką występowały one u potomstwa. Na przykład, jeśli rośliny rodzicielskie u gatunku rozmnażającego się płciowo miały czerwone kwiaty lub żółte nasiona, można przypuszczać, że połowa całego potomstwa będzie miała czerwone kwiaty lub żółte nasiona. To był niezwykły postęp. Na początku XX wieku wyniki Mendla były jednymi z podstawowych spostrzeżeń prowadzących do genetyki.
Genetycy pracują nad ujawnieniem reguł dziedziczenia poprzez zrozumienie procesów, które łączą DNA lub genotyp jednostki z ekspresją konkretnej cechy, fenotypu rozwijającego się organizmu lub osoby dorosłej. Wymaga to zrozumienia zmiennych molekularnych i środowiskowych kontrolujących wynik, takich jak potomstwo płci męskiej lub żeńskiej. Wiemy, że u większości gatunków z dwiema płciami możemy spodziewać się, że średnio pokolenie potomków będzie miało około połowy samców i pół samic. Jest to podstawowa zasada dziedziczenia - w przypadku braku sił, takich jak mutacja genu lub selekcja naturalna, częstość występowania wielu cech w pokoleniu potomstwa będzie równa częstotliwości pokolenia rodzicielskiego. Ale co, jeśli dysponujesz technologią, która zmienia tę podstawową zasadę i powoduje, że stosunek pokolenia potomstwa wynosi 60:40 mężczyzn do kobiet, 70:30, a nawet 99: 1?
Technologia napędu genowego otwiera takie możliwości. Napęd genowy można zaprojektować w celu zwiększenia prawdopodobieństwa, że kobieta rodzi mężczyzn w przeciwieństwie do kobiet. Ponadto, wraz z upływem każdego pokolenia, odsetek mężczyzn w populacji rośnie, gdy cecha „prowadzi” przez populację - przyszłość staje się bardziej pewna. W skrajnej sytuacji duża lub cała populacja może stać się samcami, a dla gatunku rozmnażającego się płciowo rezultatem byłoby zmniejszenie lub wyeliminowanie populacji, a nawet wyginięcie gatunku.
Ale czy należy wykorzystywać popędy genowe do zmiany liczebności populacji, być może do wymarcia? Z drugiej strony, organizmy modyfikowane genetycznie mają obietnicę poprawy zdrowia ludzi i wydajności rolnictwa, zachowania innych gatunków i rozwoju podstawowych badań. Wyobraź sobie, że eliminujesz gatunek komara przenoszący malarię.
Istnieją jednak możliwe wady uwalniania zmodyfikowanych organizmów napędzanych genem w naturalnych ekosystemach. Jak powinniśmy rozważyć użycie takiej mocy napędu genowego? Co powinniśmy wziąć pod uwagę, zanim zdecydujemy, czy go użyć?
Raport komitetu NIH wydany w czerwcu poświęca wiele uwagi odpowiedzialnej nauce i potrzebie ciągłej oceny i oceny społecznych, środowiskowych, regulacyjnych i etycznych uwarunkowań uwalniania organizmów modyfikowanych przez napęd genowy do środowiska. Podkreślaliśmy, że każdy krok w badaniach i wdrażaniu opiera się na wartościach jednostek i społeczności. Zaangażowanie społeczne w dążenie do odkrycia i zrozumienia tych wartości nie może być późniejszą refleksją. Zarządzanie badaniami nad organizmami modyfikowanymi za pomocą napędu genowego powinno rozpocząć się od osobistej odpowiedzialności badacza i odtąd obejmować instytucje badawcze i organy regulacyjne. Ale jakie organy regulacyjne: stanowe, federalne, globalne? W końcu po uwolnieniu zmodyfikowany organizm napędzany genem ma się rozprzestrzeniać. Granice prywatnej własności, stanów lub krajów nie stanowią barier dla rozproszenia. Kluczowym przesłaniem raportu jest:
„Obecnie nie ma wystarczających dowodów na poparcie uwalniania zmodyfikowanych organizmów napędzanych genem do środowiska. Jednak potencjalne korzyści płynące z napędu genowego w badaniach podstawowych i stosowanych są znaczące i uzasadniają kontynuowanie badań laboratoryjnych i wysoce kontrolowanych prób terenowych . ”
Niektóre luki w zrozumieniu pełnego wpływu technologii napędu genowego obejmują procesy ekologiczne i ewolucyjne w naturalnych ekosystemach. Jeśli zmniejszymy lub nawet wyeliminujemy gatunek taki jak komar, który przenosi patogen, który infekuje ludzi, co to będzie oznaczać dla stabilności ekosystemu? To działanie, na przykład, może następnie otworzyć szansę dla jednego lub większej liczby dodatkowych gatunków owadów, które przenoszą jeszcze mniej pożądane choroby zakaźne na ustanowienie lub wzrost liczby.
Plan komitetu dotyczący postępów obejmuje stopniowe ramy testowania, które rozciągają się od rozwoju laboratoryjnego do uwalniania w terenie i monitorowania organizmów modyfikowanych przez napęd genowy. Zalecamy ocenę ryzyka ekologicznego jako metodę kwantyfikacji, w jaki sposób konkretna zmiana lub zmiany w środowisku wpłyną na coś wartościowego dla społeczeństwa - na przykład na jakość wody lub szansę na ustanowienie niepożądanych gatunków szkodników przenoszących zakaźny patogen.
Kontrolowanie przyszłości dziedzictwa dla całych populacji i gatunków stanowi ogromny postęp naukowy, który trudno przecenić. I, jak to często bywa, istnieje ryzyko, że badania naukowe wyprzedzą opracowanie szerszych ram etycznych w celu ustalenia, czy i jak najlepiej wykorzystać nowo nabytą moc naukową. Miejmy nadzieję, że naukowcy i rządy na całym świecie zważą na wezwanie raportu, by postępować ostrożnie. Obietnica technologii napędzania genów jest ogromna, ale kiedy mówimy o mocy, która może doprowadzić do wyginięcia niektórych gatunków, jest to technologia, której nie możemy sobie pozwolić na niewłaściwe użycie.
James P. Collins jest profesorem historii naturalnej i środowiska Virginii M. Ullman w School of Life Sciences na Arizona State University w Tempe.
Ten artykuł został napisany dla Future Tense, partnera Zócalo. Future Tense to projekt Arizona State University, New America i Slate. Wersja pojawiła się również na Slate.com.
