Em todo o mundo, as populações de muitas espécies amadas estão diminuindo a taxas crescentes. De acordo com uma projeção sombria, até 40% das espécies do mundo podem estar extintas até 2050. De forma alarmante, muitos desses declínios são causados ​​por ameaças para as quais existem poucas soluções.
Inúmeras espécies agora dependem de programas de reprodução de conservação para sua sobrevivência. Mas esses programas normalmente não incentivam as espécies a se adaptarem e sobreviverem na natureza ao lado de ameaças intratáveis, como mudanças climáticas e doenças.

Isso significa que algumas espécies não podem mais existir na natureza, o que causa grandes efeitos a jusante no ecossistema. Considere, por exemplo, como um recife de coral lutaria para funcionar sem corais.

E se houvesse outra maneira? Meus colegas e eu desenvolvemos um método de intervenção que visa dar às espécies ameaçadas as características genéticas de que precisam para sobreviver na natureza.

Trazendo a teoria para a prática

Ao longo de gerações, a seleção natural permite que as espécies se adaptem às ameaças. Mas em muitos casos hoje, a velocidade com que as ameaças estão se desenvolvendo está ultrapassando a capacidade de adaptação das espécies.

Esse problema é especialmente aparente na vida selvagem ameaçada por doenças infecciosas emergentes, como a quitridiomicose em anfíbios, e em espécies afetadas pelo clima, como os corais.

O kit de ferramentas que meus colegas e eu desenvolvemos é chamado de "intervenção genética direcionada" ou TGI. Ele funciona aumentando a ocorrência ou frequência de características genéticas que afetam a aptidão de um organismo na presença da ameaça. Descrevemos o método em um artigo de pesquisa recente.

O kit de ferramentas envolve seleção artificial e biologia sintética. Essas ferramentas estão bem estabelecidas na agricultura e na medicina, mas relativamente não testadas como ferramentas de conservação. Nós os explicamos com mais detalhes abaixo.

Muitas ferramentas em nosso kit de ferramentas TGI foram discutidas em teoria na literatura de conservação nas últimas décadas. Mas os rápidos desenvolvimentos no sequenciamento do genoma e na biologia sintética significam que alguns agora são possíveis na prática.

Os desenvolvimentos tornaram mais fácil entender a base genética das características que permitem a uma espécie se adaptar e manipulá-las.

O que é seleção artificial?

Os humanos há muito usam a seleção artificial (ou fenotípica) para promover características desejáveis ​​em animais e plantas criados para companhia ou alimento. Essa alteração genética levou a organismos, como cães domésticos e milho, que são dramaticamente diferentes de seus progenitores selvagens.

A seleção artificial tradicional pode levar a resultados, como altas taxas de endogamia, que afetam a saúde e a resiliência do organismo e são indesejáveis ​​para conservação. Se você já teve um cão de raça pura, pode estar ciente de alguns desses distúrbios genéticos.

E quando se trata de conservação, determinar quais indivíduos de uma espécie são resistentes a, digamos, um patógeno mortal envolveria expor o animal à ameaça – claramente não no interesse da preservação da espécie.

Cientistas da indústria pecuária desenvolveram uma nova abordagem para contornar esses problemas. Chamado de seleção genômica, ele combina dados de trabalho de laboratório (como um teste de doença) com a informação genética dos animais para prever quais indivíduos possuem características genéticas favoráveis ​​à adaptação.

Esses indivíduos são então escolhidos para reprodução. Nas gerações subsequentes, a capacidade de uma população sobreviver ao lado de ameaças generalizadas aumenta.

A seleção genômica levou a salmões e gado resistentes a doenças que produzem mais leite e toleram melhor o calor. Mas ainda está para ser testado em conservação.

O que é biologia sintética?

A biologia sintética é um kit de ferramentas para promover mudanças nos organismos. Inclui métodos como transgênese e edição de genes, que podem ser usados ​​para introduzir genes perdidos ou novos ou ajustar características genéticas específicas.

Ferramentas recentes de biologia sintética, como CRISPR-Cas9, criaram um burburinho no mundo médico e também estão começando a ganhar a atenção de biólogos conservacionistas.

Essas ferramentas podem ajustar com precisão características genéticas específicas em um organismo individual – tornando-o mais capaz de se adaptar – deixando o resto do genoma intocado. As modificações genéticas são então passadas para as gerações subsequentes.

O método reduz a probabilidade de mudanças genéticas não intencionais que podem ocorrer com a seleção artificial.

Atualmente, métodos de biologia sintética estão sendo testados para conservação em várias espécies ao redor do mundo. Estes incluem o castanheiro e os furões de patas negras nos Estados Unidos e os corais na Austrália.

Estou trabalhando com pesquisadores da Universidade de Melbourne para desenvolver abordagens TGI em rãs australianas. Estamos testando essas abordagens no icônico sapo corroboree do sul e planejamos estendê-las a outras espécies se forem eficazes.

Em todo o mundo, a doença quitridiomicose está devastando populações de sapos. Causada pelo patógeno fúngico Batrachochytrium dendrobatidis , levou à extinção de cerca de 90 espécies de rãs e diminuiu em até 500 outras.

Muitas espécies de sapos agora dependem da criação de conservação para sua sobrevivência contínua. Não existe nenhuma solução eficaz para restaurar rãs suscetíveis a quitrídio na natureza, porque o fungo não pode ser erradicado.

Olhando para o futuro

Tal como acontece com muitas abordagens de conservação, a intervenção genética direcionada provavelmente envolverá compensações. Por exemplo, características genéticas que tornam uma espécie resistente a uma doença podem torná-la mais suscetível a outra.

Mas a rápida taxa de declínio das espécies significa que devemos testar essas soluções potenciais antes que seja tarde demais. Quanto mais tempo as espécies estiverem ausentes de um ecossistema, maior a chance de mudanças ambientais irreversíveis.

Qualquer intervenção genética deste tipo deve envolver todas as partes interessadas, incluindo povos indígenas e comunidades locais. E cuidado deve ser tomado para garantir que as espécies estejam aptas para liberação e não representem risco ao meio ambiente.

Ao trazer o conceito de TGI à atenção do público, governo e outros cientistas, esperamos estimular a discussão e encorajar pesquisas sobre seus riscos e benefícios.