Biodiversiteetin suojelu synteettisen biologian avulla

Abstract

Luonnon monimuotoisuus on vähentynyt maailmanlaajuisesti ihmisen toiminnan vaikutuksesta. Tämän takia yhä useampi eliölaji on uhanalainen ja sukupuuttojen määrä on kiihtynyt. Syitä luontokadolle ovat ilmastonmuutos, elinalueiden pirstaloituminen, vieraslajit sekä taudit. Ihmisten mukana vieraslajit ovat levinneet ekosysteemeihin, jossa ne vahingoittavat alueen kotoperäisiä lajeja. Ilmaston lämpeneminen on osaltaan vaikuttanut uhanalaisille eliöille vaarallisten tautien leviämiseen. Synteettisen biologian menetelmät voivat kuitenkin tarjota ratkaisuja näihin ongelmiin.

Synteettinen biologia on kasvava monitieteellinen ala, joka keskittyy suunnittelemaan ja rakentamaan uusia biologisia systeemejä tai muokkaamaan olemassa olevia eliöitä hyödyllisiin tarkoituksiin. Synteettisesti tuotetun DNA:n avulla eliöihin voidaan siirtää ominaisuuksia, jotka saattavat olla peräisin toisesta lajista. Tämän tutkielman tavoitteena on selvittää, kuinka synteettistä biologiaa voidaan hyödyntää luonnonsuojelussa, ja mitä eri menetelmiä voidaan hyödyntää biodiversiteetin suojelemisessa. Tutkielmassa esitellään menetelmien teoreettinen tausta, sekä vertaillaan niitä keskenään. Menetelmien sovelluksia luonnonsuojelussa käydään läpi kirjallisuudesta löydettyjen esimerkkien avulla.

Lupaavimpia synteettisen biologian menetelmiä luonnonsuojelussa ovat CRISPR-Cas9-geenimuokkaus (engl. Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats, CRISPR associated protein), geeniajurit sekä erilaiset kloonaus-tekniikat. CRISPR-Cas9-pohjaisten menetelmien avulla voidaan tarkasti liittää synteettisesti tuotettu DNA-jakso osaksi eliön perimää tai poistaa siitä haluttuja kohtia kohdegeenin hiljentämiseksi. Geeniajureissa hyödynnetään CRISPR-tekniikkaa siten, että tietty geneettinen elementti siirtyy tavanomaista yleisemmin sukupolvelta toiselle yleistyen siten populaatiossa nopeasti. Geeniajurin avulla eliölle suotuisia ominaisuuksia voidaan lisätä ja haitallisia poistaa. Kloonaus-tekniikoista somaattinen tuman siirto on käytetyin. Tämän menetelmän avulla voidaan lisätä uhanalaisten eläinlajien geneettistä monimuotoisuutta.

Tutkimuksessa esitellään muun muassa kuinka uhanalaisille linnuille haitallisia, malariaa levittäviä hyttysiä voidaan torjua geeniajurien avulla. Yksi esimerkki uhanalaisen eläimen somaattisesta tuman siirto -kloonauksesta on vaarantuneen mustajalkahillerin kloonaus. Lisäksi esitellään, kuinka uhanalaisia kasveja kuten amerikankastanjaa voidaan muokata agrobakteerien avulla.

Menetelmien laajaan käyttöönottoon liittyy useita bioeettisiä kysymyksiä ja haasteita. Esimerkiksi geeniajurien käyttö laajemmassa mittakaavassa on herättänyt vastustusta. Synteettisen biologian menetelmät ovat vielä kehittymässä ja niiden vaikutuksia ekosysteemeihin ei vielä tarkasti tunneta. Uudet tekniikat tarjoavat kuitenkin kiinnostavan vaihtoehdon perinteisten luonnonsuojelukeinojen rinnalle, ja lisätutkimukselle on tarvetta ilmastonmuutoksen ja luontokadon kiihtyessä.