Biotechnologie
Hoe genbewerking biodiversiteit kan behouden
Soorten redden van uitsterven
De vernietiging van habitats, overjacht en andere ecologische schade hebben veel soorten naar het randje van uitsterven gebracht, of zelfs daarvoor. Het is een inherent kenmerk van de zogenaamde “Anthropoceen”, een nieuwe geologische periode die wordt gekenmerkt door de dominantie van de mens over de ecosystemen van de aarde.
Traditionele behoudsstrategieën zoals natuurgebieden, bescherming van gejaagde dieren en voortplanting in dierentuinen hebben geholpen om veel soorten van de rand van uitsterven te redden.
Echter, deze strategieën richten zich meestal op het redden van de soort als geheel, met meestal alleen een beperkte groep individuele dieren of planten, in vergelijking met de vroegere natuurlijke populatie.
Dit kan inderdaad een soort redden, maar komt nog steeds met een enorme verlies aan genetische diversiteit. Het kan de geredde soort kwetsbaarder maken voor toekomstige bedreigingen, zoals klimaatverandering, habitatvernietiging of ziekteverwekkers.
Een opkomende alternatief is genome-engineeringtechnologie, die niet alleen één gen maar grote delen van het genetisch materiaal van een individu kan modificeren. Dit kan helpen om de genetische diversiteit in een populatie te herstellen die door een quasi-uitstervingsgebeurtenis is gegaan.
Onderzoekers van de University of East Anglia, University of Copenhagen, University of Kent, Mauritian Wildlife Foundation, Durrell Wildlife Conservation Trust en de Colossal Foundation & Colossal Biosciences hebben de ethische, sociale en economische overwegingen van deze technologie besproken in een publicatie in Nature Reviews Biodiversity1, onder de titel “Genome engineering in biodiversity conservation and restoration”.
Genetische flessenhals
Planten- en dierpopulaties zijn onderverdeeld in soorten, met een algemene definitie dat soorten niet met elkaar kunnen kruisen.
De genetica van een soort is echter geen homogeen blok, met veel subtiele genetische variaties die leiden tot intra-soortelijke verschillen in gedrag, uiterlijk, capaciteit, tolerantie voor verschillende stressen, weerstand tegen ziekten, enz.
Wanneer veel van de individuen die de soort vormen, worden gedood of niet kunnen reproduceren, kan sommige van die genetische diversiteit verloren gaan met deze individuen die het dragen.
Het creëert wat ecologen een genetische flessenhals noemen, met veel eigenschappen die verloren gaan en niet langer aanwezig zijn in de overlevende leden van de soort.
Source: Naturalis Historia
Dit kan niet alleen leiden tot minder genetische diversiteit, maar ook tot een concentratie van een hogere lading schadelijke mutaties, een fenomeen dat bekend staat als genoomerosie. Als genoomerosie te sterk is, kan het leiden tot het uitsterven van de soort, ongeacht de omgeving en de beschikbare middelen.
In minder extreme gevallen kunnen de overlevende soorten genetisch aangetast blijven, met een verminderde veerkracht tegen toekomstige bedreigingen zoals nieuwe ziekten of veranderende klimaten.
Terwijl deze verloren genen nu afwezig zijn bij levende individuen, kunnen ze nog steeds aanwezig zijn in historische monsters, biobanken en verwante soorten.
Case Study: Genetische erosie bij de roze duif
Een voorbeeld van een soort die van de rand van uitsterven is teruggebracht, is de roze duif van Mauritius, een vogel die inheems is op het eiland Mauritius in de Indische Oceaan. Van 10 overlevende individuen hebben fokken in gevangenschap en herintroductie in hun natuurlijke habitat het aantal vogels teruggebracht tot 600.
Genetische studies van de genetica van deze duiven hebben aangetoond dat genoomerosie kan leiden tot uitsterven in de komende 50-100 jaar. Zonder andere individuen in gevangenschap of in het wild, zou dit voorheen hebben betekend dat de inspanningen om deze soort te redden uiteindelijk futiel waren.
Dus zijn er nieuwe oplossingen nodig voor de roze duif, evenals voor veel andere bedreigde soorten.
“Om de langetermijnoverleving van bedreigde soorten te garanderen, zijn we van mening dat het essentieel is om nieuwe technologische vooruitgang te omarmen naast traditionele behoudsbenaderingen.”
Het vinden van verloren genen
Er is veel biologisch materiaal bewaard in musea en biologische databanken, vooral voor soorten die het afgelopen few decennia zijn uitgestorven of het risico lopen uit te sterven, toen het belang van DNA beter werd begrepen in de wetenschappelijke gemeenschap.
Dit betekent dat, hoewel het individu dat deze genetische diversiteit droeg mogelijk decennia of zelfs eeuwen geleden is overleden, zijn genetische erfenis nog steeds in handen is van de mens die deze genen heeft verloren.
Source: Stephen Turner
Met genome-analyse en genbewerking die elke dag gemakkelijker wordt, is het terugbrengen van deze belangrijke genen in het genenpool van bedreigde soorten steeds aantrekkelijker.
“We staan voor de snelste milieiverandering in de geschiedenis van de aarde, en veel soorten hebben de genetische variatie verloren die nodig is om aan te passen en te overleven. Genbewerking biedt een manier om die variatie te herstellen.
De onderzoeksgroep heeft drie belangrijke toepassingen van de technologie uitgestippeld:
- Herstel van verloren genetische variatie. Dit kan worden gedaan door het terugbrengen van genen die aanwezig zijn in een historisch monster, maar afwezig zijn in de moderne overlevende populatie.
- Verbetering van aanpassing. Genen die in verband worden gebracht met eigenschappen zoals hittebestendigheid of pathogeenresistentie kunnen worden geprioriteerd om de overlevingskans en aanpassingsvermogen van een soort te verbeteren, vooral in het wild.
- Vermindering van schadelijke mutaties. Gerichte verwijdering van schadelijke mutaties in de overlevende populatie kan de overleving, algehele gezondheid en voortplantingsgraad op lange termijn verhogen. Dit kan vooral belangrijk zijn voor individuen die later worden heringevoerd in hun natuurlijke habitat.
| Toepassing | Beschrijving | Potentieel effect |
|---|---|---|
| Herstel van verloren genen | Terugbrengen van allelen die verloren zijn gegaan tijdens populatieflessenhalsen | Verbetert de veerkracht en diversiteit van soorten |
| Verbetering van aanpassing | Invoeren van eigenschappen voor klimaat- of ziekteresistentie | Verbetert de overleving in wilde habitats |
| Vermindering van schadelijke mutaties | Bewerking van schadelijke mutaties uit overlevende populaties | Verhoogt de gezondheid en voortplantingspotentieel |
Risico’s van genome-engineering
Het eerste risico is dat de technologie niet werkt zoals bedoeld. Nota bene, ongewenste genetische modificaties kunnen extra schadelijke mutaties creëren.
Een te sterke focus op het factoriseren van de voortplanting van de gemodificeerde individuen om het teruggebrachte gen en de eigenschappen te verspreiden, kan onbewust leiden tot verdere reductie van genetische diversiteit.
Onverwachte expressie of effecten van de teruggebrachte genen, vooral wanneer alleen een fractie van de verloren genen wordt teruggebracht, kunnen leiden tot ongewenste nieuwe eigenschappen die nooit aanwezig waren in de soort. Dit kan de capaciteit van de bedreigde soort om te overleven verder verzwakken of zelfs ecologische schade veroorzaken als het wordt geïntroduceerd in het bredere ecosysteem.
Om al deze redenen bevelen de wetenschappers gefaseerde, kleine-schaalproeven en rigoureuze langetermijnbewaking van evolutionaire en ecologische gevolgen van elk genome-engineeringproject aan.
Een ander risico zou zijn om een “technologie-voorop”-mentaliteit te adopteren voor behoud, terwijl genetische interventies alleen moeten aanvullen en nooit moeten vervangen van habitatrestauratie en traditionele behoudsacties.
“Genbewerking is geen vervanging voor soortbescherming en zal nooit een magische oplossing zijn – de rol ervan moet zorgvuldig worden geëvalueerd naast gevestigde behoudsstrategieën als onderdeel van een breder, geïntegreerd aanpak met soortbescherming als leidende principe.”
Synergie met “de-extinctie”
Op dezelfde manier waarop genome-engineering nieuwe genen kan introduceren in een populatie die een flessenhals heeft ondergaan, kan het potentieel uitgestorven soorten terugbrengen. Dit is het concept dat “de-extinctie” wordt genoemd.
Een grote voorstander van dit idee is het bedrijf Colossal. Het heeft onlangs een grote buzz in het nieuws gemaakt met zijn gedeeltelijke recreatie van de dire wolf.
De volgende stap voor het bedrijf is het recreëren van de wolharige mammoet.
“Dezelfde technologische vooruitgang die het mogelijk maakt om mammoetgenen in het genoom van een olifant te introduceren, kan worden aangewend om soorten te redden die op het randje van uitsterven staan.
Het is onze verantwoordelijkheid om het uitstervingsrisico dat vandaag door duizenden soorten wordt geconfronteerd, te verminderen.”
Dr. Beth Shapiro, Chief Science Officer bij Colossal Biosciences.
De-extinctie omvat meestal het creëren van embryo’s van de uitgestorven soort en deze te laten dragen door verwante soorten. Dit soort cross-species-surrogacy wordt momenteel al ingezet om de witte neushoorn te redden.
Potentieel kan dezelfde methode ook worden gebruikt voor bedreigde soorten in combinatie met genome-engineering, waardoor het mogelijk wordt om een populatie met meer genetische diversiteit “massaal” te produceren, naast de beschermde natuurlijke individuen.
Al met al is dit idee onderdeel van de bredere impact die synthetische biologie kan hebben op behoudsinspanningen.
Source: iScience
Beleggen in de biotechsector
Ginkgo Bioworks: Een leider in conservatiegenomica
(DNA )
Het bedrijf produceert op aanvraag organismen voor specifieke toepassingen. Het heeft zijn toepassingen ruim diversifieerd met veel onderzoeksprogramma’s en partnerschappen:
- Cannabinoïden
- mRNA-vaccinproductie en nucleïnezuurmedicijnen
- Voedingsproteïnen
- Biologische bemestingsproductie in samenwerking met Bayer
- Programmeerbare microben voor darmaandoeningen
- Microplasticbioremediatie
- Biobezigheid en pathogendetectie
- Afvalrecycling en -verwijdering
Het bedrijf genereert inkomsten door eerst betaald te worden voor het ontwikkelingsproces en vervolgens door royalty’s op het eindproduct.
Het bedrijf is vooropgesteld in innovatie op het gebied van het ontwikkelen van nieuwe organismen en het ontwikkelen van technieken voor nieuwe dieren en planten.
Dit zet het in een sterke positie om potentieel bij te dragen aan behoudsinspanningen en nieuwe methoden te ontwikkelen voor het vermenigvuldigen van bedreigde soorten, niet alleen van grote dieren maar ook planten en zelfs microbiomen. Het kan een sleutelpartner zijn voor overheidsprogramma’s en particuliere milieu-NGO’s om dergelijke strategieën te implementeren.
(We hebben dit bedrijf verder uitgelegd in een speciaal rapport dat de geschiedenis, unieke technologieën en het bedrijfsmodel uitlegt.)
Laatste Ginkgo Bioworks (DNA) aandelenieuws en -ontwikkelingen
Verwezen naar onderzoek
1. Van Oosterhout, C., Supple, M.A., Morales, H.E. et al. Genome-engineering in biodiversiteitbehoud en -herstel. Nat. Rev. Biodivers. 18 juli 2025. https://doi.org/10.1038/s44358-025-00065-6
