Biotechnologie
Hoe genbewerking de biodiversiteit kan behouden
Soorten redden van uitsterven
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.
Traditionele beschermingsstrategieën zoals natuurreservaten, bescherming van bejaagde dieren en voortplanting in dierentuinen hebben geholpen veel soorten van de rand te redden.
Echter richten deze strategieën zich meestal op het redden van de soort als een algemeen concept, met meestal slechts een beperkte pool van individuele dieren of planten, vergeleken met de eerdere natuurlijke populatie.
Dit kan inderdaad een soort redden, maar gaat gepaard met een enorme verlies aan genetische diversiteit. Het kan de geredde soort kwetsbaarder maken voor toekomstige bedreigingen, zoals klimaatverandering, habitatvernietiging of pathogenen.
Een opkomend alternatief is genoombewerkings technologie, die niet slechts één gen wijzigt maar grote delen van de genetica van een individu. Dit zou kunnen helpen de genetische diversiteit te herstellen in een populatie waarvan de genenpoel een bottleneck heeft doorgemaakt tijdens een quasi-uitstervingsgebeurtenis.
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 bespraken de ethische, maatschappelijke en economische overwegingen van deze technologie in een publicatie in Nature Reviews Biodiversity1, onder de titel “Genome engineering in biodiversity conservation and restoration”.
Genetische knelpunten
Planten- en dierpopulaties worden onderverdeeld in soorten, met als gangbare definitie dat soorten niet met elkaar kunnen kruisen.
De genetica van een soort is echter geen homogene blok, met vele subtiele genetische variaties die leiden tot intra-soort verschillen in gedrag, uiterlijk, capaciteit, tolerantie voor diverse stressfactoren, weerstand tegen ziekten, enz.
Wanneer veel van de individuen die de soort vormen worden gedood of niet kunnen reproduceren, kan een deel van die genetische diversiteit verloren gaan doordat deze individuen het dragen.
Dit creëert wat ecologen een genetische bottleneck noemen, waarbij veel eigenschappen verloren gaan en niet langer aanwezig zijn in de overlevende leden van de soort.
Bron: Naturalis Historia
Dit kan niet alleen minder genetische diversiteit veroorzaken, maar ook een concentratie van een hogere last schadelijke mutaties, een fenomeen dat bekend staat als genomische erosie. Als het te sterk is, kan genomische erosie leiden tot het uitsterven van de soort, ongeacht haar omgeving en de beschikbare hulpbronnen.
In minder extreme gevallen kan de overlevende soort genetisch gecompromitteerd blijven, met een verminderde veerkracht tegen toekomstige bedreigingen zoals nieuwe ziekten of veranderende klimaten.
Hoewel 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 Pink Pigeon
Een voorbeeld van een soort die van de rand van uitsterven is teruggebracht, is de Mauritiaanse roze duif, een vogel inheems op Mauritius in de Indische Oceaan. Van 10 overlevende individuen heeft fokkerij in gevangenschap en herintroductie in hun natuurlijke habitat hun aantal teruggebracht naar 600 vogels.
Genetische studies van het DNA van deze duiven hebben aangetoond dat genomische erosie in de komende 50-100 jaar tot uitsterven kan leiden. Zonder andere individuen in gevangenschap of in het wild, zou dit eerder hebben betekend dat de pogingen om deze soort te redden uiteindelijk tevergeefs waren.
Dus nieuwe oplossingen zijn nodig voor de pink pigeon, evenals voor vele andere bedreigde soorten.
“Om de langetermijnoverleving van bedreigde soorten te waarborgen, betogen wij dat het essentieel is om nieuwe technologische vooruitgangen te omarmen naast traditionele beschermingsmethoden.”
De verloren genen vinden
Er is veel biologisch materiaal bewaard in musea en biologische databanken, vooral voor soorten die de afgelopen decennia zijn uitgestorven of risico lopen op uitsterven, nadat het belang van DNA beter werd begrepen in de wetenschappelijke gemeenschap.
Dit betekent dat hoewel het individu dat deze genetische diversiteit droeg decennia of zelfs eeuwen geleden kan zijn gestorven, hun genetische erfenis nog steeds bestaat in de handen van dezelfde mensen die het verlies van deze genen hebben veroorzaakt.
Bron: Stephen Turner
Naarmate genoomanalyse en genbewerking elke dag makkelijker worden, wordt het steeds aantrekkelijker om deze belangrijke genen terug te brengen in de genenpoel van bedreigde soorten.
“We staan voor de snelste milieuverandering in de geschiedenis van de aarde, en veel soorten hebben de genetische variatie die nodig is om zich aan te passen en te overleven verloren. Genbewerking biedt een manier om die variatie te herstellen.
De onderzoeksgroep schetste drie hoofdtoepassingen van de technologie:
- Herstel van verloren genetische variatie. Dit kan worden gedaan door via genbewerking de genen die aanwezig zijn in een historisch monster, maar afwezig in de moderne overlevende populatie, terug te brengen.
- Verbeteren van aanpassing. Genen die bekend staan om hun verband met eigenschappen zoals hittebestendigheid of pathogenresistentie kunnen worden geprioriteerd om de overlevingskans van een soort en het aanpassingsvermogen aan haar omgeving 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 voortplantingsrate op de lange termijn verhogen. Dit kan vooral belangrijk zijn voor individuen die later opnieuw in hun natuurlijke habitat worden geïntroduceerd.
| Toepassing | Beschrijving | Potentiële impact |
|---|---|---|
| Herstel van verloren genen | Introduceer allelen die verloren zijn gegaan tijdens populatiebottlenecks | Verhoogt de veerkracht en diversiteit van de soort |
| Verbetering van aanpassing | Introduceer eigenschappen voor klimaat- of ziektebestendigheid | Verbeterde overleving in wilde habitats |
| Verminderen van schadelijke mutaties | Bewerk schadelijke mutaties uit de overlevende populaties | Verhoogt gezondheid en voortplantingspotentieel |
Risico’s van genoomengineering
Het eerste risico is dat de technologie niet werkt zoals bedoeld. Met name kunnen off-target genetische modificaties extra schadelijke mutaties veroorzaken.
Een te sterke focus op het factoriseren van de voortplanting van de gemodificeerde individuen om het heringevoerde gen en de eigenschappen te verspreiden, kan onbedoeld leiden tot verdere vermindering van de genetische diversiteit.
Recentelijk kan onverwachte expressie of effecten van de heringevoerde genen, vooral wanneer slechts een fractie van de verloren genen wordt teruggevoerd, leiden tot ongewenste nieuwe eigenschappen die nooit eerder in de soort aanwezig waren. Dit kan de overlevingscapaciteit van de bedreigde soort verder ondermijnen of zelfs ecologische schade veroorzaken als ze in het bredere ecosysteem worden geïntroduceerd.
Om al deze redenen raden de wetenschappers gefaseerde, kleinschalige proeven aan en een rigoureuze langetermijnmonitoring van evolutionaire en ecologische impacten van elk genoomengineeringsproject.
Een ander risico zou zijn om een “technologie-eerst” mentaliteit toe te passen op behoud, terwijl genetische interventies alleen moeten complementeren en niet vervangen moeten worden door habitatrestauratie en traditionele beschermingsacties.
“Genbewerking is geen vervanging voor soortbescherming en zal nooit een magische oplossing zijn – de rol ervan moet zorgvuldig worden geëvalueerd naast gevestigde beschermingsstrategieën als onderdeel van een bredere, geïntegreerde aanpak met soortbescherming als leidend principe.”
Synergie met “De-Extinctie”
Op dezelfde manier waarop genoomengineering nieuwe genen kan introduceren in een populatie die een bottleneck heeft doorgemaakt, zou het potentieel volledig uitgestorven soorten kunnen herintroduceren. Dit concept wordt “de-extinctie” genoemd.
Een belangrijke voorstander van dit idee is het bedrijf Colossal. Het heeft recentelijk veel aandacht in het nieuws gekregen met zijn gedeeltelijke recreatie van de wolf.
De volgende stap voor het bedrijf is het recreëren van de wolharige mammoet.
“Dezelfde technologische vooruitgangen die ons in staat stellen om mammoetgenen in het genoom van een olifant te introduceren, kunnen worden benut om soorten die op de rand van uitsterven balanceren te redden.
Het is onze verantwoordelijkheid om het uitstervingsrisico waarmee vandaag duizenden soorten worden geconfronteerd te verminderen.
Dr Beth Shapiro, Chief Science Officer at Colossal Biosciences.
De-extinctie omvat meestal het creëren van embryo’s van de uitgestorven soort en deze laten dragen tot de geboorte door verwante soorten. Zo’n cross-species draagmoederschap wordt momenteel al ingezet om de witte neushoorn te redden.
Mogelijk kan dezelfde methode ook worden gebruikt voor bedreigde soorten in combinatie met genoomengineering, wat resulteert in de mogelijkheid om bijna een “massaproductie” van een populatie met meer genetische diversiteit te realiseren, parallel aan de beschermde natuurlijke individuen.
Over het geheel genomen maakt dit idee deel uit van de bredere impact die synthetische biologie kan hebben op beschermingsinspanningen.
Bron: iScience
Investeren in de biotechsector
Ginkgo Bioworks: Een leider in conservatiegenomica
(DNA )
Het bedrijf produceert op aanvraag organismen voor specifieke toepassingen. Het heeft zijn toepassingen breed gediversifieerd met vele onderzoeksprogramma’s en partnerschappen:
- Cannabinoïden
- productie van mRNA‑vaccins en nucleïnezuurmedicijnen
- Voedselproteïnen
- Productie van biologische meststoffen in samenwerking met Bayer
- Programmeerbare microben voor darmziekten
- Bioremediatie van microplastics
- Biosecurity en pathogenendetectie
- Recycling van afval en verontreinigingen
Het genereert geld door eerst vooraf betaald te worden voor het ontwikkelingsproces en vervolgens via royalty’s op het eindproduct.
Het bedrijf staat aan de voorhoede van innovatie in het ontwerpen van nieuwe organismen en het ontwikkelen van technieken voor nieuwe dieren en planten.
Dit plaatst het in een sterke positie om mogelijk bij te dragen aan beschermingsinspanningen en nieuwe methoden te ontwikkelen voor het vermenigvuldigen van bedreigde soorten, niet alleen van grote dieren maar ook van planten en zelfs microbiomen. Het zou een belangrijke partner kunnen zijn voor publieke programma’s en private milieu‑NGO’s om dergelijke strategieën te implementeren.
(We hebben dit bedrijf uitgebreider behandeld in een speciaal rapport dat haar geschiedenis, unieke technologieën en bedrijfsmodel uitlegt.)
Laatste Ginkgo Bioworks (DNA) aandelennieuws en ontwikkelingen
Bestudeerde studie
1. Van Oosterhout, C., Supple, M.A., Morales, H.E. et al. Genome engineering in biodiversity conservation and restoration. Nat. Rev. Biodivers. 18 juli 2025. https://doi.org/10.1038/s44358-025-00065-6
