Ingegneria genetica come strumento di conservazione della biodiversità?

Con synbio e gene drives emergono nuovi problemi morali, etici e legali

[26 luglio 2017]

Come ben sanno i lettori di greenreport.it, le iniziative per restituire alle isole alla loro fauna originale, eradicando ratti, gatti e maiali e altre specie invasive, sono tra le storie di maggiore successo ambientale del nostro tempo. Il ripristino ambientale è riuscito su centinaia di isole, dove specie ormai portate vicinissime all’estinzione sono risorte e colonie di uccelli ridotte al lumicino sono rifiorite, rioccupando i vecchi siti di nidificazione. Ma queste campagne di ripristino ambientale a volte sono costose e  politicamente impegnative, visto che alcune associazioni locali  temono l’avvelenamento accidentale della fauna selvatica mentre gli animalisti criticano l’idea stessa di eradicazione.

Partendo da qui, su Yale Environment 360, il giornale della Yale School of Forestry & Environmental Studies, Richard Conniff si chiede: «E se fosse possibile sconfiggere le specie invasive delle isole senza uccidere un singolo animale? E ad una frazione del costo dei metodi attuali?». Un’ipotesi certamente promettente per gli animalisti ma preoccupante per gli ambientalisti, perché si basa sulla biologia sintetica, «Una sorta di  tecnologia Brave New World  che applica principi ingegneristici alle specie e ai sistemi biologici – spiega Corniff, uno dei più noi divulgatori scientifici statunitensi – E’ l’ingegneria genetica, ma è stata resa più semplice e precisa dalla nuova tecnologia di modifica del gene chiamata Crispr, che gli ecologisti potrebbero utilizzare per raggruppare in una sequenza di DNA progettata per diventare un handicap per una specie invasiva o per aiutare una specie autoctona ad adattarsi al clima che cambia. Il “Gene dive”, un altro nuovo strumento, potrebbe quindi diffondere un tratto introdotto in una popolazione molto più rapidamente di quanto previsto dalla genetica mendeliana convenzionale».

La biologia sintetica (o synbio) rappresenta già un mercato multimiliardario per i processi di produzione di prodotti farmaceutici e chimici, per i biocarburanti e l’agricoltura. Ma molti ambientalisti guardano con preoccupato allarme alla prospettiva di utilizzare la synbio per proteggere la natura.

Nell’appello “A Call for Conservation with a Conscience: No Place for Gene Drives in Conservation” firmato da famosi ambientalisti come Jane Goodall, Vandana Shiva e David Suzuki si fa notare che l’utilizzo dei gene drives  dà «ai tecnici la possibilità di intervenire nell’evoluzione, di progettare il destino di un’intera specie, di modificare drammaticamente gli ecosistemi e di scatenare  grandi cambiamenti ambientali, In modi mai pensati prima». I firmatari della lettera sostengono che questa «tecnologia potente e potenzialmente pericolosa … non dovrebbe essere promossa come strumento di conservazione».

Al contrario, all’inizio di quest’anno, un foltissimo team internazionale di biologi ha pubblicato su Trends in Ecology and Evolution lo studio Is It Time for Synthetic Biodiversity Conservation?” che elenca una serie di applicazion i synbio  promettenti: trapianto di geni per rendere i pipistrelli resistenti alla sindrome del naso bianco e gli anfibi immuni al fungo chytrid; fornire ai coralli vulnerabili allo sbiancamento i geni attentamente selezionati dai coralli vicini che sono più tolleranti al caldo e all’acidità; utilizzare microbiomi artificiali per ripristinare i suoli danneggiati dall’estrazione mineraria o dall’inquinamento; eliminazione delle popolazioni di gatti e cani selvatici senza eutanasia o sterilizzazione chirurgica, producendo generazioni geneticamente programmate per essere sterili o a partorire solo maschi; eradicare le zanzare senza pesticidi.

Uno degli autori dello studio, Kent Redford del Dipartimento studi ambientali dell’università del  New England,  sostiene che ambientalisti e ingegneri synbio devono superare quella che chiama «l’ignoranza reciproca». Per Redford, «Gli ambientalisti  tendono ad avere una conoscenza limitata e spesso obsoleta della genetica e della biologia molecolare», ma Drew Endy, uno dei fondatori della synbio, della Stanford University, ha ammesso che fino a 18 mesi fa non aveva mai sentito parlare dell’ International union for conservation of nature (Iucn) né della sua Lista Rossa delle specie in pericolo di estinzione. «Nella scuola di ingegneria, il gap di ignoranza è terrificante . ammette Redford – Ma è un’ignoranza simmetrica».

A giugno Endy ha organizzato a Singapore una grossa conferenza synbio e ha invitato Redford e altri 8 ambientalisti a tenere una sessione sulla biodiversità, con l’obiettivo di far sì che gli ingegneri sviluppino la bioeconomia «pensando prima di tutto al mondo naturale… La mia speranza è che le persone non siano più semplicemente ingenue in termini di disposizione verso l’industria».

Redford e gli altri scienziati che hanno pubblicato lo studio su Trends in Ecology and Evolution dicono che «Gli ambientalisti mancherebbero il loro obiettivo di proteggere la biodiversità se non partecipassero all’applicazione della migliore scienza e non dessero ascolto ai pensatori su questi temi (…) E’ necessario adattare la cultura dei biologi conservazionisti a una realtà in rapida evoluzione», compresi gli effetti del cambiamento climatico e delle malattie emergenti. «La filosofia della conservazione del XXI secolo dovrebbe comprendere i concetti della biologia sintetica e richiedere e guidare adeguate soluzioni sintetiche per aiutare la biodiversità».

Il dibattito sulla “conservazione sintetica della biodiversità “, come la  definisce Redford, ha avuto origine nel 2003 con il documento “Site-specific selfish genes as tools for the control and genetic engineering of natural populations” scritto da Austin Burt, un genetista evolutivo all’Imperial College di Londra che ha proposto uno strumento di ingegneria genetica fortemente innovativo e basato su alcuni “selfish genetic elements”, che si propagano fino al 99% nella successiva generazione, invece che nell’usuale 50%. Burt pensava che si potrebbero utilizzare questi geni “super-Mendeliani” come un cavallo di Troia, per distribuire rapidamente il DNA alterato e quindi «per ingegnerizzare geneticamente le popolazioni naturali». Allora la cosa era impraticabile, ma lo sviluppo della tecnologia Crispr ha reso possibile quell’idea. ,

Secondo Burt, con questa nuova tecnologia: in determinate condizioni potrebbe essere possibile che «un carico genetico sufficiente a sradicare una popolazione possa essere imposto in meno di 20 generazioni», cosa che renderebbe applicabile la conservazione sintetica della biodiversità a cominciare dall’eliminazione delle popolazioni invasive dalle isole. La tecnica di eradicazione proposta è azionare il gene che determina il sesso delle prole, facendo nascere tutti maschi e portando al collasso la specie bersaglio. Questo, almeno in teoria, permetterebbe di eliminare topi, ratti o altre specie invasive da un’isola senza ucciderli.

Conniff  spiega che un consorzio di ricerca formato da Ong, università e agenzie governative di Australia, Usa e Nuova Zelanda sta testando la fattibilità del metodo, «ivi comprese le considerazioni morali, etiche e legali»,  I ricercatori della  North Carolina State University hanno cominciato a lavorare in laboratorio con topi provenienti da una popolazione che ha invaso un’isola vicino alla costa per determinare se e quanto una popolazione selvaggia accetta i topi alterati in laboratorio.

Secondo Megan Serr, una ricercatrice della  North Carolina State University che si occupa di gene driver, «Il successo di questa idea dipende fortemente dal fato che topi maschi geneticamente modificati “piacciano” a a una lady dei topi dell’isola … Vuole un maschio ibrido che è in parte di laboratorio e in parte selvatico?» Conniff fa notare che «Oltre a questo, il programma di ricerca deve capire anche quanti topi geneticamente modificati introdurre per eradicare una popolazione invasiva da un habitat di una particolare dimensione. Questo solleverà indubbiamente altre importanti sfide pratiche». Per esempio,  lo studio “Evolution of Resistance Against CRISPR/Cas9 Gene Drive” pubblicato a febbraio su  Genetics da un team di ricercatori statunitensi ha concluso che la resistenza si gene drivers del Crispr «dovrebbe evolvere quasi inevitabilmente nella maggior parte delle popolazioni naturali».

E Corniff è convinto che sarà praticamente inevitabile che si sviluppi anche una resistenza politica e ambientalista: «In una email, il biologo evolutivo del MIT Kevin Esvelt ha affermato che i  Crispr basati sui gene drives  “non sono adatti alla conservazione a causa dell’elevato rischio di diffusione” oltre le specie o dell’ambiente target. Anche un gene drive  introdotto per eradicare rapidamente una popolazione invasiva da un’isola, è probabile che entro un anno possa sfuggire o che venga portato deliberatamente fuori dell’isola. Se fosse  in grado di diffondersi altrove, questo sarebbe un grosso problema».

Heath Packard, di Conservation Island, una Ong che partecipa a numerosi progetti di eradicazione di specie aliene dalle isole e che fa parte del consorzio di ricerca, rivela che è in atto «un test sul campo fortemente delimitato su un’isola remota che durerà probabilmente una decina di anni. Siamo impegnati in un approccio precauzionale, passo-passo, con molte uscite di emergenza se risultasse troppo rischioso o non etico». Ma Island Conservation ricorda che l’80% delle estinzioni conosciute negli ultimi 500 anni sono avvenute nelle isole e che proprio le isole ospitano il 40% delle specie considerate a rischio di estinzione. Per questo è importante iniziare almeno a studiare il potenziale della conservazione sintetica della biodiversità.

Anche se gli ambientalisti chiedono di limitare l’applicazione di queste nuove tecniche, il business sta già portando la synbio sul mercato.  Per esempio, un ricercatore della Pennsylvania State University ha recentemente capito come usare il gene editing Crispr per spegnere i geni che fanno diventare marroni i funghi in vendita nei supermercati e nel 2016 il  Dipartimento dell’agricoltura Usa ha stabilito che questi funghi non sono soggetti a regolamentazione come OGM, perché non contengono geni introdotti da altre specie.

Redford conclude: «Con questi tipi di cambiamenti che avvengono attorno a loro, i conservazionisti  devono assolutamente impegnarsi con la comunità della biologia sintetica. Se non lo faremo sarà a nostro rischio. La synbio presenta agli ambientalisti una vasta gamma di interrogativi ai quali nessuno sta ancora prestando attenzione».