Inżynieria genetyczna może uratować kasztana amerykańskiego
Jerry A. Coyne
2015-11-03
Badacze, Charles Maynard (po lewej) i William Powell, którzy stworzyli genetycznie modyfikowaną odmianę amerykańskiego kasztana. (Zdjecie z 10212 roku)
(Foto: Mike Greenlar)
Kasztan amerykański, Castanea dentata, był kiedyś dumnym mieszkańcem lasów liściastych we wschodnich USA i był ceniony dla swojego drewna. Na początku lat 1900. wraz z sadzonkami z Japonii zawleczono do USA grzyb Cryphonectria parasitica. Ten powodujący zgorzel kasztana grzyb zniszczył ponad 40 miliardów drzew kasztanowych w ciągu kilkudziesięciu lat. Ponieważ grzyb przenosi się z wiatrem, zaledwie nieliczne dorosłe drzewa przetrwały na wschodzie, jeśli znajdowały się wiele kilometrów od najbliższego zakażonego drzewa, a niektóre drzewa przetrwały poza swoim naturalnym habitatem; ale ten gatunek nie powraca. Kiedy drzewo umiera albo zostaje ścięte, pojawią się podrosty od korzeni, ale zanim drzewo może rozmnożyć się, nieodmiennie zabija je grzyb.
Przywrócenie tych drzew jest trudnym problemem, ponieważ grzyb jest obecny w środowisku. American Chestnut Foundation (ACF), dość duża organizacja, robiła, co mogła, rozsiewając nasiona bardziej odpornych na grzyba drzew, ale obecnie istnieje prawdziwa nadzieja – dzięki inżynierii genetycznej. (Czytelnik Hempelstein przysłał mi tę najnowszą informację.) Kasztan jest obecnie genetycznie modyfikowanym organizmem (GMO), z genem wstawionym w DNA, który daje drzewu odporność na zgorzel.
Najpierw spójrzcie na zdjęcie poniżej, które właśnie zostało opublikowane. Po lewej: kasztan amerykański z objawami zgorzeli. Pośrodku: kasztan GMO zainfekowany zgorzelą. Po prawej kasztan chiński (Castanea mollissima), pokazujący podatność na zgorzel.
Poniższy opis i informację przysłał w e-mailu Bill Powell, profesor Nauk Środowiskowych i Leśnictwa w State University of New York w Syracuse, dyrektor Rady Biotechnologii w Leśnictwie i współdyrektor Projektu Badań & Przywrócenia Kasztana Amerykańskiego. Jego prace wspiera ACF.
Informacja do zapamiętania: jeden enzym, OxO, którego gen został wstawiony do genomu kasztana amerykańskiego za pomocą inżynierii genetycznej, nadaje odporność na zgorzel.
To jest mała próba odpornych na zgorzel pędów dzikiego kasztana amerykańskiego Ellis 1 (po lewej), transgenicznego kasztana amerykańskiego Darling 54 (pośrodku) i kasztana chińskiego Qing (po prawej). Linie Ellis 1 i Darling 54 są klonami z tą różnicą, że Darling 54 ma chroniący go gen enzymu detoksykującego szczawiany. Wszystkie zostały zainfekowane bardzo zjadliwym szczepem grzyba zgorzeli, EP155. Po miesiącu wszystkie Ellis1 zwiędły, wszystkie Darling 54 przeżyły (i nadal żyją dzisiaj), a pięć z sześciu Qing też z czasem zwiędły. To pokazuje wysoki poziom odporności w linii Darling 54.
Co ciekawe, możemy nadal wyizolować grzyb zgorzeli z Darling 54, pokazując, że OxO nie szkodzi grzybom. Po prostu neutralizuje ich broń – szczawian. Jest to ważne, bo nie zabijanie grzybów niezmiernie zmniejsza nacisk selekcyjny na dobór mutacji w grzybach, które mogą przezwyciężyć odporność. Dlatego powinna to być bardzo trwała odporność.
Ta odporność jest dziedziczna jako cecha dominująca i dlatego przy krzyżowaniu z typami dzikich drzew, które przetrwały, połowa potomstwa będzie w pełni odporna. Mamy także próbę liścia, która może identyfikować potomstwo, które ma gen odporności. Pozwoli to na uratowanie genetycznej różnorodności kasztana amerykańskiego, który nadal żyje w lasach.
Znacznie więcej informacji (i wideo odpornych na zgorzel prób) można znaleźć tutaj. Jeśli zatwierdzą to FDA, EPA i USDA (a mam taką nadzieję), odporne nasiona zostaną zasadzone i może te olbrzymy znowu ozdobią nasze lasy. Zastanawiam się czy będą publiczne protesty przeciwko użyciu kasztanów GMO.
Fakt, że odporność jest dominująca, jest dobrą rzeczą, bo każde drzewo z tym genem przeżyje, a te, którym go brak, nie przeżyją. To znaczy, że nie ma bariery na rozprzestrzenianie się odpornych drzew, nawet jeśli dodany gen redukuje ich dostosowanie w porównaniu do podatnych drzew pod nieobecność zgorzeli.
Tutaj Powell mówi o znaczeniu tego drzewa i opisuje projekt przywrócenia w zgrabnym 15-minutowym wykładzie TEDx:
Profesor na wydziale ekologii i ewolucji University of Chicago, jego książka "Why Evolution is True" (Polskie wydanie: "Ewolucja jest faktem", Prószyński i Ska, 2009r.) została przełożona na kilkanaście języków, a przez Richarda Dawkinsa jest oceniana jako najlepsza książka o ewolucji. Jerry Coyne jest jednym z najlepszych na świecie specjalistów od specjacji, rozdzielania się gatunków. Jest wielkim miłośnikiem kotów i osobistym przyjacielem redaktor naczelnej.
