9 alat genetik keren yang bisa menyelamatkan keanekaragaman hayati

Kloning dapat memberikan harapan bagi badak putih utara yang hampir punah. Gambar: REUTERS / Christian Hartmann

Dewan Kelautan Nasional Nishan Degnarain dari Pemerintah Mauritius

Pendiri dan Direktur Eksekutif Ryan Phelan, Revive & Restore

Thomas Maloney Direktur Ilmu Konservasi, Bangkit dan Kembalikan

Artikel ini adalah bagian dari Pertemuan Tahunan Forum Ekonomi Dunia

Kami sedang menghadapi krisis keanekaragaman hayati global. Puluhan ribu spesies hewan punah setiap tahun, para ilmuwan memperkirakan. Hampir setengah keanekaragaman hayati dunia telah menghilang sejak tahun 1970-an, menurut Living Planet Index.

Tren yang mengganggu ini tidak menunjukkan tanda-tanda melambat. Memang, pertumbuhan populasi dan ekonomi, perusakan habitat luas, spesies invasif, penyakit satwa liar dan perubahan iklim meningkatkan tekanan.

Gambar: Bangkit dan Kembalikan

Untuk melindungi keanekaragaman hayati planet kita, kita membutuhkan pendekatan baru yang inovatif. Untungnya, kemajuan pesat Revolusi Industri Keempat di bidang bioteknologi menjanjikan. Alat genetik dan bioteknologi baru sudah digunakan dalam kedokteran dan sistem pertanian, terutama pada tanaman dan hewan peliharaan. Bioteknologi maju pada kecepatan yang bahkan lebih cepat daripada Hukum Moore, yang melihat kekuatan pemrosesan microchip berlipat ganda setiap dua tahun sementara biaya turun hingga setengahnya.

Seperti yang ditunjukkan kurva Carlson di atas, biaya pengurutan genom telah turun dari $ 100 juta pada tahun 2001 menjadi di bawah $ 1.000 hari ini. Kami sekarang tidak hanya bisa membaca kode biologis lebih cepat, tetapi juga menulis dan mendesain dengan cara baru.

Berikut adalah sembilan bioteknologi baru atau yang sedang berkembang yang dapat membantu melindungi alam.

1. Biobanking dan pelestarian cryo

Biobanks menyimpan sampel biologis untuk penelitian dan sebagai sumber daya cadangan untuk melestarikan keanekaragaman genetik. Contohnya termasuk Kebun Binatang Beku San Diego, proyek Tabut Beku, dan banyak bank benih. Sampel memberikan jaringan, garis sel dan informasi genetik yang dapat membentuk dasar untuk memulihkan dan memulihkan satwa liar yang terancam punah. Untuk mengaktifkan ini, pengumpulan sampel biologis yang sedang berlangsung dari spesies yang menghadapi kepunahan harus dilakukan.

2. DNA purba

DNA Kuno (aDNA) adalah DNA yang telah diekstraksi dari spesimen museum atau situs arkeologi yang berusia ribuan tahun. DNA terdegradasi dengan cepat, sehingga sebagian besar aDNA berasal dari sampel yang lebih muda dari 50.000 tahun, dan dari iklim dingin. Spesimen tertua yang direkam dengan DNA yang dapat diambil adalah seekor kuda yang digali dari tanah beku di Yukon, Kanada. Umurnya antara 560.000 hingga 780.000 tahun.

Untuk tujuan konservasi, aDNA dapat memberikan wawasan tentang evolusi dan genetika populasi, dan mengungkapkan mutasi merusak yang telah berkembang dari waktu ke waktu. Mungkin juga memungkinkan kita untuk memulihkan "alel yang punah" yang berharga, untuk mengembalikan keragaman genetik penuh ke spesies yang secara genetis habis oleh populasi kecil atau terfragmentasi. Bahkan ada prospek mengembalikan spesies yang punah untuk hidup dan ke peran ekologis lama mereka di alam liar.

(PS. Maaf, tidak ada dinosaurus. "Anda tidak dapat mengkloning dari batu.")

3. Urutan genom

Sequencing genom throughput tinggi menciptakan genom referensi yang dapat memberikan dasar untuk memahami suatu spesies secara genetik, dan dapat bertindak sebagai blok bangunan untuk rekayasa genetika di masa depan. Beberapa inisiatif difokuskan pada pengurutan kehidupan di Bumi, menciptakan sumber daya tak tertandingi untuk menangkap keragaman genetik kehidupan. Genome 10K, Fish-T1K (transkriptom 1.000 ikan) dan Proyek Genom Avian adalah contoh penting.

Alat sekuensing cepat, dengan cakupan lebih rendah dari genom referensi, dapat digunakan untuk mempelajari populasi secara efektif. Mereka dapat memberikan wawasan untuk perencanaan konservasi, meningkatkan regulasi perikanan dan margasatwa, dan meningkatkan hasil restorasi.

Pengurutan genom tingkat lanjut memungkinkan para peneliti untuk mengidentifikasi penanda genetik yang menyampaikan resistensi terhadap penyakit, atau unsur-unsur kebugaran adaptif lainnya.

4. Bioinformatika

Bioinformatika - penggabungan pengolahan data, data besar, kecerdasan buatan dan biologi - membawa perspektif baru pada upaya konservasi. Ini memungkinkan genomik, proteomik dan transkriptomik - ilmu genom, protein dan transkrip RNA, masing-masing. Meningkatkan daya komputasi memungkinkan analisis yang lebih cepat dari prekursor genetik untuk adaptasi, ketahanan terhadap perubahan lingkungan dan keterkaitan pada spesies liar.

Gambar: Bangkit & Pulihkan

5. Pengeditan genom

Kemajuan seperti CRISPR telah membuat pengeditan genom jauh lebih tepat dan dapat diakses dalam lima tahun terakhir. Pengelola satwa liar sekarang memiliki cara yang ditargetkan untuk mengaktifkan resistensi penyakit yang mungkin tidak aktif. Dimungkinkan juga untuk “mengetuk” ciri-ciri genetik dari spesies lain, memungkinkan resistensi terhadap penyakit baru. Selain itu, pengeditan genom dapat mempercepat pengembangan sistem terumbu karang yang rapuh dan terancam punah, membuatnya lebih tahan terhadap samudra yang lebih hangat dan lebih asam.

6. Drive gen

Invasi spesies hama non-asli, seperti tikus, babi liar dan serangga, merupakan ancaman global yang signifikan terhadap keanekaragaman hayati, terutama di pulau-pulau kecil yang kaya akan keanekaragaman hayati. Pendekatan tradisional untuk memberantas spesies tersebut biasanya melibatkan biocides yang kuat yang dapat memiliki efek berbahaya di luar target. Alat genetik baru dapat membantu.

Gen drive adalah proses di mana gen atau varian gen tertentu diwariskan pada frekuensi tinggi. Misalnya, untuk mengatasi masalah hewan pengerat invasif, dorongan gen dapat diterapkan untuk mengubah rasio jenis kelamin populasi pulau tikus sehingga mereka menjadi semua laki-laki, dan gagal berkembang biak. Kemajuan teknologi ini memungkinkan sifat-sifat tersebut dapat disesuaikan, regional, dan dapat dibalik.

Teknologi penggerak gen bisa memberantas penyakit. Tampaknya mungkin untuk menghilangkan kemampuan nyamuk untuk membawa penyakit manusia seperti malaria, zika dan demam berdarah, serta penyakit satwa liar seperti malaria burung.

Jika diterapkan secara bertanggung jawab, drive gen mewakili alat baru yang berpotensi transformatif. Namun, warisan yang tinggi dari drive membuat aplikasi lapangan dari teknologi drive gen dimengerti kontroversial. Untungnya untuk konservasi, beberapa jenis drive gen sedang dalam pengembangan, menggunakan metodologi yang berbeda untuk menghindari penyebaran drive di luar populasi target.

7. Teknologi reproduksi canggih

Genomik, teknik reproduksi canggih, dan kloning diterapkan secara luas di sektor peternakan, khususnya dalam produksi sapi jantan untuk pembibitan sapi dan untuk atlet kuda dengan performa terbaik dalam polo dan showjumping. Ketika ada jaringan cryopreserved, kloning dapat membawa keragaman genetik baru untuk spesies yang terancam punah, serta bagi mereka yang telah menderita melalui hambatan populasi. Kloning memberikan harapan baru bagi beberapa spesies mamalia, termasuk musang hitam di Amerika Utara, bucardo di Eropa dan badak putih utara di Afrika.

8. RNA untai ganda

Perdagangan dan perjalanan global secara tidak sengaja memperkenalkan penyakit jamur pada lanskap dan spesies yang tidak memiliki pertahanan yang berevolusi. Teknologi genomik baru menyediakan serangkaian alat potensial untuk menyampaikan resistensi penyakit dan mengurangi virulensi infeksi. Secara khusus, RNA pendek-untai ganda (dsRNA) muncul sebagai alat manajemen penyakit yang kuat.

Telah ada investasi komersial yang signifikan untuk mengembangkan teknologi ini untuk mengendalikan berbagai penyakit jamur yang mengancam produksi pertanian. dsRNA menawarkan cara yang efektif dan ramah lingkungan untuk mengendalikan spesies patogen spesifik dengan sedikit efek yang tidak sesuai target. Populasi kelelawar di Amerika Utara telah jatuh karena patogen jamur yang dikenal sebagai sindrom hidung putih. Teknologi ini memungkinkan kelelawar ini untuk bertahan hidup dan pulih.

9. Alternatif sintetis untuk produk satwa liar

Terlalu sering menggunakan produk alami untuk penggunaan biomedis dan konsumen terus menyebabkan atau mengancam kepunahan. Biologi sintetis menawarkan metode manufaktur baru untuk menggantikan permintaan akan produk-produk satwa liar. Misalnya, kepiting tapal kuda, yang dipanen dan dikeluarkan untuk protein unik yang digunakan dalam pengujian keamanan obat dan vaksin yang disuntikkan, dapat digantikan oleh alternatif sintetis.

Gambar: Bangkit dan Kembalikan

Keanekaragaman Hayati dalam Revolusi Industri Keempat

Kemitraan publik-swasta baru, memanfaatkan inovasi sektor swasta, pengelolaan sektor publik, dan berbagai teknologi baru dapat membantu memodernisasi kotak alat konservasi keanekaragaman hayati. Perhatian juga harus difokuskan pada keabsahan bioteknologi untuk konservasi, dan mengembangkan konsensus tentang penggunaannya.

Dengan alat genetik dan kemitraan yang tepat, kita mungkin bisa mengubah kepunahan.

Awalnya diterbitkan di www.weforum.org.