CRISPR a Limnoperna fortunei

Zachrání geneticky modifikované mušle Amazonii?

(ukázky z článku A GOLDEN MENACE v časopise Science původní text v angličtině)

Maria Cristina Dreher Mansur v dusném letním dni nahlíží do nahnědlé vody jezera Guaíba v jihobrazilském městě Porto Alegre. Zatímco místní sledují západ slunce ze břehu, 76letá bioložka v důchodu se brodí až po krk a opatrně vleče bosé nohy po bahnité podlaze. Hledá prsty na nohou tvrdé mušle a nabírá je podběrákem. Mansur, odborník na mlže, přichází na toto místo se studenty již více než 30 let, aby sledoval místní druhy. V 90. letech 20. století bylo pobřeží pokryto ostřicí a dno jezera bylo poseto zaoblenými lasturami původních měkkýšů. Nyní je břeh pustý a vodní ekosystém k nepoznání. „Za pár minut jsem mohl naplnit kbelík původními druhy,“ vzpomíná Mansur. „Nyní mi může trvat celé ráno, než jich najdu půl tuctu.“ Za proměnou stojí drobní měkkýši se šípovitými, karamelově zbarvenými lasturami, pocházející z řeky Jang-c‘-ťiang v Číně: Limnoperna fortunei. Když si jich Mansur v roce 1998 poprvé všimla na břehu, poznala je na první pohled na základě varování kolegů, kteří je sledovali už v Argentině. Tento druh dorazil do Ameriky o několik let dříve v balastních vodách lodí připlouvajících z Asie. Měsíce poté, co je Mansur poprvé spatřil, dobyla zvířata jezero Guaíba a ucpala potrubí, které zásobovalo město vodou. Masy tmavých dospělých jedinců velikosti palce smíchané s novorozenci velikosti nehtů přirostlé na skalním podloží, člunech, molech a mostech vytvořily husté útesovité struktury s více než 200 000 jedinci na metr čtvereční. Bez jakéhokoli místního predátora, který by je lovil, se dusily a hnily kořeny rostlin podél pobřeží. Limnoperna fortunei dokonce rostly na jiných zvířatech, jako jsou původní druhy měkkýšů a krabi, a dusily je. „Za 2 roky Limnoperna fortunei proměnila písečné pláže a okraje jezera na hromady tmavých a páchnoucích mušlí,“ vzpomíná Mansur.

Podobné scény se odehrávaly v mnoha řekách, jezerech, lovištích a vodních elektrárnách, když mušle postupovaly na sever přes Brazílii rychlostí asi 240 kilometrů za rok. Nyní jsou Limnoperna fortunei uvedeny jako jeden ze tří invazních druhů, které v zemi vyvolávají největší obavy, a nejsou ani zdaleka prvním vodním útočníkem, který se v Brazílii prosadil. Ale jejich rychlý reprodukční cyklus a jedinečná schopnost ulpívat na povrchu způsobily, že jejich ekonomické a ekologické dopady jsou mnohem závažnější. Hrozí ještě větší katastrofa: invaze do Amazonie a jejích přítoků, která je součástí největšího povodí v Jižní Americe, která zahrnuje osm zemí a je jedním z nejbohatších ohnisek biologické rozmanitosti na planetě. Limnoperna fortunei byly zdokumentovány v mokřadech Pantanal pouhých 150 kilometrů od řeky Téles Pires, která se vlévá do povodí Amazonky a napojuje se na řeku Tapajós, přítok Amazonky. „K překročení mokřadů stačí pouze jedna loď pokrytá slávkou, aby si útočník vytvořil nový domov v Amazonce,“ říká bioložka Marcia Divina ze státní Brazilské zemědělské výzkumné korporace. Pokud se vetřelec rozšíří v Amazonii, mohl by vyhladit původní druhy, které vědci ještě ani nezkoumali, dodává. „Nemůžeme ani vypočítat velikost dopadu.“ Navzdory pozdní a chudokrevné vládní reakci vyvinuli výzkumníci financovaní z velké části postiženými hydroelektrárenskými společnostmi nové nástroje ke sledování neúnavného postupu Limnoperna fortunei. A někteří hledají i agresivní formu genetického inženýrství, aby ji vymýtili. Tato nevyzkoušená strategie nebude pravděpodobně ještě několik let připravena k nasazení, ale vědci vidí jen málo jiných způsobů, jak zpomalit vetřelce. V roce 1991 argentinský biolog Gustavo Darrigran z National University of La Plata sbíral šneky pro školu, když v Jižní Americe poprvé na skalách u řeky La Plata zahlédl Limnoperna fortunei. Věděl, že zvířata tam nepatří; kontinent nemá žádné původní druhy sladkovodních mušlí. Napočítal pět mušlí na metr čtvereční. O čtyři roky později jich bylo 150 000. Limnoperna fortunei se přichytí k povrchům uvolněním superadhezivních, téměř neviditelných vláken známých jako byssal vlákna. Vlákna jim umožňují převzít oblasti neprozkoumané původními měkkýši – žádný z nich nemá takovou přilnavost. Jejich reprodukční schopnosti jsou také impozantní. Pokud je voda teplejší než 15 ° C (většina brazilských řek celoročně), chrlí tisíce vajíček a spermií. Ty se spojí a vytvoří mikroskopické, volně plovoucí larvy, které se přichytí na nový povrch a rostou. Ve věku 1 roku se měkkýš velikosti sezamových semen začíná rozmnožovat. Populace, kterou Darrigran pozoroval v La Plata, se nakonec v roce 2019 ustálila na 85 000 na metr čtvereční.

Limnoperna fortunei

Podobné škody nyní hrozí Amazonce. Více než 2500 druhů ryb jedinečných pro toto povodí závisí na amazonské vodě bohaté na živiny a jejích rostlinách a řasách. Amazonie představuje 15% světového vypouštění řek do oceánů; vyčerpání živin, které podporují mořský život v Atlantském oceánu, „ovlivní tuto rovnováhu v dosud neznámém měřítku,“ říká Darrigran. Lidé napomáhají postupu Limnoperna fortunei. V roce 2009 veterinární lékař Carlos Belz, který si dělal Ph.D. na Limnoperna fortunei na Federální univerzitě v Paraná, Curitiba, se rozhodli pochopit, jak se tito drobní tvorové, kteří neumí plavat, tak rychle rozšířili na sever – proti říčním proudům. S kolegou stáli na stanovišti dálniční hlídky poblíž břehů již zamořené Paraná a s pomocí policie zastavili 32 kamionů převážejících písek na umělé pláže podél jejího přítoku Iguaçu. Při prosévání písku našli ulity Limnoperna fortunei a dvě živé mušle. Tento druh může přežít až 10 dní mimo vodu, říká Belz. V jiných řekách Belz našel mušle a larvy ve vodě zadržené v rybářských člunech a v žaludcích ryb, které mušle požírají a vykašlávají, aniž by strávily jejich tvrdé krunýře. „Abychom mohli kontrolovat šíření Limnoperna fortunei, potřebovali bychom zaútočit na tolika frontách … je to téměř nemožné,“ říká Belz. „A proto s tím ve skutečnosti nikdo nic nedělá.“ Mansur doufala, že brazilská vláda začne jednat, když v roce 1998 poprvé nahlásila Limnoperna fortunei v jezeře Guaíba. Naléhala na opatření, jako je požadavek, aby rybáři a provozovatelé říčních člunů po proplutí postiženou oblastí vybělili trupy lodí, stoky a studny.

Vědci na univerzitě v Riu si klade za cíl šířit genetické modifikace, které narušují plodnost. Tato technika se opírá o nástroj pro úpravu genů CRISPR-Cas9, který používá molekulární „nůžky“ k přesným změnám v DNA. Vědci použijí tyto nůžky k řezání DNA ve spermatu mušlí. Vloží jak sekvenci, která narušuje geny plodnosti, tak sekvenci kódující samotné nůžky. Když mutantní spermie oplodní vajíčka v laboratoři, potomci budou mít ve svých zárodečných buňkách mutace blokující plodnost-a genetické pokyny pro nůžky-které způsobí vznik gamet (sperma a vajíčka). To je místo, kde genový pohon zasáhne, aby se z těchto potomků stali superšiřitele neplodnosti: Když dosáhnou dospělosti a produkují gamety, nůžky, které jsou navrženy tak, aby byly aktivní pouze v zárodečných buňkách, vystřihnou a nahradí normální geny plodnosti zděděné po matky, takže všechny gamety nesou změněné geny. Když se tyto mutantní mušle rozmnoží s divokými mušlemi, potomci budou stále nést normální geny plodnosti od svého divokého rodiče, takže nebudou neplodní. Ale všechny jejich gamety nesou mutace. S rostoucí populací modifikovaných mušlí se zvyšuje šance na rozmnožení dvou mutantů – vytvoření plně neplodných potomků. A protože mutanti pomalu nahrazují původní populaci, úplně se zhroutí.

Sandra Ludwig, genetička, která studuje Limnoperna fortunei na Federální univerzitě Espírito Santo, Goiabeiras, se obává, že modifikace blokující plodnost by mohla časem vymizet – nebo že by se u mušlí mohly dokonce vyvinout a šířit mutace, které zvyšují plodnost. Po více než 20 letech sledování dobývání Limnoperna fortunei by Mansur ráda viděla, jak geneticky modifikovaná slávka funguje. Vidí však, jak tento druh postupuje rychlejším tempem než řídké vědecké úsilí o jeho zastavení. „Nevidím moc naděje,“ přiznává. V nejlepším případě, říká, invaze mušlí slouží jako varování, aby bylo možné předvídat a zastavit další hrozbu. V šuplíku ve své domácí kanceláři má svou nedávnou noční můru: hnědě pruhovanou Sinanodonta woodiana o velikosti dlaně. Producenti v Evropě a Kostarice ji dováželi k pěstování perel v umělých rybnících. Unikla však do volné přírody a nyní se šíří, ohrožuje původní biologickou rozmanitost a ovlivňuje kvalitu vody ve více než 21 zemích.

0 Shares

Add a Comment

Vaše e-mailová adresa nebude zveřejněna. Vyžadované informace jsou označeny *

eighteen − seventeen =

Pokračováním užívání této stránky souhlasíte s použitím cookies. více informací

Nastavení cookie na tomto webu je nastaveno pro "povoleno cookies", aby vám poskytlo nejlepší možné prohlížení stránek. Pokud budete nadále používat tento web bez změny nastavení cookie nebo klepnete na tlačítko "Souhlasím" souhlasíte s podmínkami použití cookie.

Zavřít