Miten geenieditointi voi säilyttää biologista monimuotoisuutta

Lajien pelastaminen sukupuutolta

Destruction of habitats, over-hunting, and other ecological damages have pushed many species into extinction, or close to it. It is an inherent characteristic of the so-called “Anthropocene”, a new geological era marked by the dominance of mankind over the Earth’s ecosystems.

Perinteiset suojelustrategiat, kuten luonnonsuojelualueet, metsästettyjen eläinten suojelu ja lisääntyminen eläintarhoissa, ovat auttaneet pelastamaan monia lajeja aivan reunalta.

Kuitenkin nämä strategiat keskittyvät useimmiten lajin pelastamiseen kokonaisuutena, ja niissä on yleensä vain rajallinen määrä yksittäisiä eläimiä tai kasveja verrattuna aiempaan luonnolliseen populaatioon.

Tämä voi todellakin pelastaa lajin, mutta siihen liittyy silti valtava geneettisen monimuotoisuuden menetys. Se voi tehdä pelastetusta lajista alttiimman tuleville uhkille, kuten ilmastonmuutokselle, elinympäristöjen tuhoutumiselle tai taudinaiheuttajille.

Nouseva vaihtoehto on geenieditointiteknologia, joka muokkaa ei vain yhtä geeniä vaan laajoja osia yksilön genomiasta. Tämä voisi auttaa palauttamaan geneettistä monimuotoisuutta populaatiossa, jonka geenipooli on käynyt läpi pullonkaulan lähes sukupuutto‑tapahtuman seurauksena.

Tutkijat University of East Anglia, University of Copenhagen, University of Kent, Mauritian Wildlife Foundation, Durrell Wildlife Conservation Trust ja Colossal Foundation & Colossal Biosciences käsittelivät tämän teknologian eettisiä, yhteiskunnallisia ja taloudellisia näkökohtia artikkelissa Nature Reviews Biodiversity¹, otsikolla “Genome engineering in biodiversity conservation and restoration”.

Geneettiset pullonkaulat

Plants and animal populations are segmented into species, with a common definition being that species cannot interbreed with each other.

Lajin genetiikka ei kuitenkaan ole homogeeninen kokonaisuus; monet hienovaraiset geneettiset vaihtelut aiheuttavat lajin sisäisiä eroja käyttäytymisessä, ulkonäössä, kapasiteetissa, sietokyvyssä erilaisille stresseille, taudinvastaisuudessa jne.

Kun suuri osa lajin yksilöistä kuolee tai ei pysty lisääntymään, osa tästä geneettisestä monimuotoisuudesta voi kadota, sillä nämä yksilöt kantavat sitä.

Tämä luo sen, mitä ekologi kutsuu geneettiseksi pullonkaulaksi, jossa monet piirteet katoavat eikä niitä enää esiinny lajin selviytyneissä jäsenissä.

Lähde: Naturalis Historia

Tämä voi aiheuttaa paitsi vähemmän geneettistä monimuotoisuutta, myös haitallisten mutaatioiden suuremman kuormituksen keskittymisen, ilmiön, jota kutsutaan genomiseksi eroosioksi. Jos se on liian voimakasta, genominen eroosio voi johtaa lajin sukupuuttoon riippumatta sen ympäristöstä ja käytettävissä olevista resursseista.

Vähemmän äärimmäisissä tapauksissa selviytyvä laji saattaa pysyä geneettisesti heikentyneenä, jolloin sen kyky kestää tulevia uhkia, kuten uusia tauteja tai muuttuvia ilmastoja, on heikentynyt.

Vaikka nämä kadonneet geenit eivät enää ole läsnä elävissä yksilöissä, ne voivat yhä löytyä historiallisista näytteistä, biopankeista ja sukulaislajeista.

Tapaustutkimus: Geneettinen eroosio vaaleanpunaisessa kyyhkynässä

An example of a species brought back from the edge of extinction is the Mauritian pink pigeon, a bird native to Mauritius Island in the Indian Ocean. From 10 surviving individuals, breeding in captivity and reintroduction to their natural habitat brought their numbers back to 600 birds.

Lähde: Genetic Engineering & Biotechnology News

Näiden kyyhkysten geneettisiä tutkimuksia on paljastanut, että genominen eroosio saattaa johtaa sukupuuttoon seuraavien 50–100 vuoden aikana. Jos ei olisi muita yksilöitä vankeudessa tai luonnossa, se olisi aiemmin merkinnyt, että lajin pelastamisyritykset olisivat olleet lopulta turhia.

Siksi vaaleanpunaiselle kyyhkylle sekä monille muille uhanalaisille lajeille tarvitaan uusia ratkaisuja.

“Varmistaaksemme uhanalaisten lajien pitkäaikaisen selviytymisen, väitämme, että on olennaista omaksua uudet teknologiset edistysaskeleet perinteisten suojelumenetelmien rinnalla.”

Prof van Oosterhout – University of East Anglia

Kadonneiden geenien löytäminen

A lot of biological material has been saved in museums and biological databanks, especially for species that have become extinct or are at risk of extinction in the past few decades, once the importance of DNA became better understood in the scientific community.

Tämä tarkoittaa, että vaikka yksilö, joka kantoi tätä geneettistä monimuotoisuutta, on saattanut kuolla vuosikymmeniä tai jopa vuosisatoja sitten, sen geneettinen perintö on yhä samojen ihmisten käsissä, jotka aiheuttivat näiden geenien menetyksen.

Lähde: Stephen Turner

Kun genomin analyysi ja geenieditointi helpottuvat päivä päivältä, näiden tärkeiden geenien palauttaminen uhanalaisten lajien geenipooliin on yhä houkuttelevampaa.

“Kohtaamme nopeimman ympäristönmuutoksen maapallon historiassa, ja monet lajit ovat menettäneet sopeutumiseen ja selviytymiseen tarvittavan geneettisen vaihtelun. Geenien suunnittelu tarjoaa tavan palauttaa tämä vaihtelu.

Prof van Oosterhout – University of East Anglia

The research group outlined three main applications of the technology:

1. Kadonneen geneettisen vaihtelun palauttaminen. Tämä voidaan tehdä palauttamalla geenieditoinnin avulla historiallisessa näytteessä olevat, mutta nykypopulaatiossa puuttuvat geenit.
2. Sopeutumisen parantaminen. Geenit, joiden tiedetään liittyvän esimerkiksi lämmönkestävyyteen tai taudinvastaisuuteen, voitaisiin priorisoida parantamaan lajin selviytymiskykyä ja sopeutumista ympäristöönsä, erityisesti luonnossa.
3. Haitallisten mutaatioiden vähentäminen. Kohdennettu haitallisten mutaatioiden poistaminen selviytyvässä populaatiossa voi lisätä pitkällä aikavälillä selviytymistä, yleistä terveyttä ja lisääntymisnopeutta. Tämä voi olla erityisen tärkeää yksilöille, jotka myöhemmin vapautetaan takaisin luonnolliseen elinympäristöönsä.

Geenisuunnittelun riskit

The first risk is that the technology does not perform as intended. Notably, off-target genetic modifications can create extra-harmful mutations.

Liian voimakas keskittyminen muokattujen yksilöiden lisääntymisen tehostamiseen uudelleen otettujen geenien ja ominaisuuksien levittämiseksi voi tahattomasti johtaa geneettisen monimuotoisuuden edelleen vähenemiseen.

Viime aikoina odottamattomat ilmentymät tai uudelleen otettujen geenien vaikutukset, erityisesti kun otetaan käyttöön vain osa kadonneista geeneistä, voivat johtaa ei-toivottuihin uusiin piirteisiin, joita ei alun perin ollut lajissa. Tämä voi joko heikentää uhanalaisen lajin selviytymiskykyä tai aiheuttaa ekologista vahinkoa, jos se otetaan laajempaan ekosysteemiin.

Kaikista näistä syistä tiedemiehet suosittelevat vaiheittaisia, pienimuotoisia kokeita ja perusteellista pitkäaikaista seurantaa geneettisen suunnittelun projektien evoluutio- ja ekologiavaikutuksista.

Toinen riski olisi omaksua “teknologia ensisijaisena” lähestymistapa suojelussa, vaikka geneettisten interventioiden tulisi vain täydentää eikä korvata elinympäristön palauttamista ja perinteisiä suojelutoimia.

“Geenieditointi ei ole korvaus lajin suojelulle, eikä se koskaan ole taianomainen ratkaisu – sen roolia on tarkkaan arvioitava yhdessä vakiintuneiden suojelustrategioiden kanssa osana laajempaa, integroitua lähestymistapaa, jossa lajin suojelu on ohjaava periaate.”

Associate Professor Hernán Morales of the Globe Institute.

Yhteistyö ”de‑extinction” -konseptin kanssa

In the same way that genome engineering can introduce new genes into a population that has undergone a bottleneck, it could potentially reintroduce species that are entirely extinct. This is the concept called “de‑extinction”.

Tämän idean merkittävä tukija on yritys Colossal. Se on hiljattain herättänyt merkittävää huomiota uutisissa osittaisella dire‑suden uudelleenluomisella.

Yrityksen seuraava askel on villimammutin uudelleenluominen.

“Samat teknologiset edistysaskeleet, jotka mahdollistavat mammuttien geenien lisäämisen norsun genomiin, voidaan hyödyntää pelastamaan lajeja, jotka ovat sukupuuton partaalla.

Meidän vastuullamme on vähentää tänä päivänä tuhansien lajien kohtaamaa sukupuuttoriskiä.

”

Dr Beth Shapiro, Chief Science Officer at Colossal Biosciences.

De‑extinction yleensä sisältää sukupuuttoon kuolleiden lajien alkioiden luomisen ja niiden kantamisen sukulaislajien toimesta. Tällainen lajinvälinen sijaissynnytys on jo käytössä valkoisen sarvikuonon pelastamiseksi.

Mahdollisesti samaa menetelmää voitaisiin käyttää myös uhanalaisiin lajeihin yhdessä geenisuunnittelun kanssa, mikä mahdollistaisi lähes “massatuotannon” populaatiolle, jossa on suurempi geneettinen monimuotoisuus, rinnakkain suojeltujen luonnollisten yksilöiden kanssa.

Kaiken kaikkiaan tämä ajatus on osa laajempaa vaikutusta, jonka synteettinen biologia voi tuoda suojelupyrkimyksiin.

Lähde: iScience

Sijoittaminen biotekniikkasektoriin

Ginkgo Bioworks: Johtava yritys suojelugenomiikassa

Yritys tuottaa tilauksesta organismeja erityistarkoituksiin. Se on monipuolistanut sovelluksia laajasti monien tutkimusohjelmien ja kumppanuuksien avulla:

• Kannabinoidit
• mRNA-rokotteiden tuotanto ja nukleiinihappolääkkeet
• Ravintoproteiinit
• Biologisen lannoitteen tuotanto yhteistyössä Bayerin kanssa
• Ohjelmoitavat mikrobit suolistosairauksia varten
• Mikromuovien bioremediaatio
• Bioturvallisuus ja patogeenien havaitseminen
• Jätteen ja kontaminaatioiden kierrätys

It generates money by being first paid upfront for the development process and then through royalties on the finished product.

Se ansaitsee rahaa saamalla ensin maksun etukäteen kehitysprosessista ja sen jälkeen rojaltit valmiista tuotteesta.

Yritys on ollut innovoinnin eturintamassa uusien organismien suunnittelussa ja tekniikoiden kehittämisessä uusille eläimille ja kasveille.

Tämä asettaa sen vahvaan asemaan mahdollisesti edistää suojelutoimia ja kehittää uusia menetelmiä uhanalaisten lajien monistamiseen, ei vain suurten eläinten, vaan myös kasvien ja jopa mikrobiomien osalta. Se voisi olla keskeinen kumppani julkisille ohjelmille ja yksityisille ympäristö‑NGO:ille tällaisten strategioiden toteuttamisessa.

(Käsittelimme tätä yritystä tarkemmin omistetussa raportissa, jossa selitetään sen historia, ainutlaatuiset teknologiat ja liiketoimintamalli.)

Uusimmat Ginkgo Bioworks (DNA) -osakkeen uutiset ja kehitys

Viitattu tutkimus

^{1. Van Oosterhout, C., Supple, M.A., Morales, H.E. et al.  Genome engineering in biodiversity conservation and restoration. Nat. Rev. Biodivers. 18 heinäkuu 2025. https://doi.org/10.1038/s44358-025-00065-6}