Entonces, usted ha modificado genéticamente un mosquito resistente a la malaria, ¿y ahora qué? ¿Cuántos mosquitos necesitaría para reemplazar el tipo salvaje portador de la enfermedad? ¿Cuál es el patrón de distribución más efectivo? ¿Cómo podría detener una liberación prematura demosquitos de ingeniería?
La liberación de organismos genéticamente modificados en un entorno sin conocer las respuestas a estas preguntas podría causar un daño irreversible al ecosistema. Pero, ¿cómo responde a estas preguntas sin experimentos de campo?
Los matemáticos y físicos aplicados de las universidades de Harvard y Princeton usaron modelos matemáticos para guiar el diseño y la distribución de genes genéticamente modificados que pueden reemplazar efectivamente a los mosquitos salvajes y ser controlados de manera segura.
La investigación fue publicada recientemente en el Actas de la Academia Nacional de Ciencias .
En el curso normal de la evolución, cualquier rasgo específico tiene solo una modesta posibilidad de ser heredado por la descendencia. Pero, con el desarrollo del sistema de edición de genes CRISPR-Cas9, los investigadores ahora pueden diseñar sistemas que aumenten la probabilidad de herencia de unrasgo deseado a casi el 100 por ciento, incluso si ese rasgo confiere una desventaja selectiva. Estos llamados impulsos genéticos podrían reemplazar a los genes de tipo salvaje en generaciones cortas.
Esos sistemas potentes plantean serias preocupaciones de seguridad, como ¿qué sucede si un mosquito genéticamente modificado escapa accidentalmente de un laboratorio?
"Una liberación accidental o prematura de una construcción de impulso genético al medio natural podría dañar un ecosistema irreversiblemente", dijo Hidenori Tanaka, primer autor del artículo y estudiante graduado en la Facultad de Ingeniería y Ciencias Aplicadas John A. Paulson de Harvard yEl Departamento de Física.
Para protegerse contra tales liberaciones, Tanaka, junto con los coautores David Nelson, el Profesor de Biofísica Arthur K. Solomon y el Profesor de Física y Física Aplicada y Howard Stone de Princeton, propusieron un estrecho rango de desventajas selectivas que permitiríangenes para propagarse, pero solo después de que se haya alcanzado un umbral crítico.
Los investigadores utilizaron ecuaciones de reacción-difusión no lineales para modelar cómo los genes se moverían a través del espacio. Estos modelos proporcionaron un marco para desarrollar impulsos genéticos socialmente responsables que equilibran los rasgos genéticamente modificados con debilidades integradas que protegerían contra la liberación accidental y la propagación incontrolable.
"Podemos, en efecto, construir interruptores que inicien y terminen la onda de impulsión del gen", dijo Tanaka. "En un régimen cuidadosamente elegido, la propagación espacial de la onda comienza o progresa solo cuando los parámetros de la inoculación exceden los niveles críticosvalores que podemos calcular "
Para alcanzar esa masa crítica, los investigadores descubrieron que los genes debían liberarse intensamente en una región específica, como una bomba genética, en lugar de propagarse de manera delgada en regiones más grandes. Los genes se propagan solo cuando el núcleo de la explosión genética excedeun tamaño e intensidad críticos
Los investigadores también descubrieron que al hacer que las unidades genéticas sean susceptibles a un compuesto inofensivo para los genes de tipo salvaje, la propagación de unidades genéticas puede ser detenida por barreras como los pesticidas.
"Esta investigación ilustra cómo los físicos y los matemáticos aplicados pueden aprovechar los resultados de la experimentación biológica y la teoría para contribuir al creciente campo de la genética de poblaciones espaciales", dijo Nelson.
A continuación, los investigadores esperan comprender el impacto de las mutaciones genéticas y las fluctuaciones de los números de organismos en las unidades de genes.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Harvard John A. Paulson School of Engineering and Applied Sciences . Original escrito por Leah Burrows. Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
Referencia del diario :
Cita esta página :