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Il gene killer

by Lettere21

Grazie a una tecnica rivoluzionaria, il gene drive, è possibile far scomparire intere specie o plasmarne le caratteristiche

È una specie di bacchetta magica, che potrebbe risolvere gravissimi problemi ecologici, agricoli e medici. Uno strumento che promette di spazzare via insetti pericolosi e specie invasive. Ma potrebbe anche rivelarsi simile alla bacchetta di Topolino nell’Apprendista stregone e scatenare forze sconosciute che sconvolgono interi ecosistemi. Si chiama gene drive, e funziona inserendo in un animale un gene che rende la discendenza incapace di riprodursi e quindi di trasmettere le malattie. Dopo alcune prove, il tentativo di maggior successo, in laboratorio, è del settembre scorso. Alcuni ricercatori hanno modificato un gene di Anopheles gambiae, zanzara che trasmette la malaria. Le femmine con il gene cambiato non sono in grado di mordere o deporre le uova. I maschi modificati, invece, accoppiandosi con femmine “normali”, trasmettono il Dna modificato alla prole. Si ha così una popolazione formata da sempre più femmine sterili e sempre più maschi che generano figlie sterili: nel giro di 8-12 generazioni l’intera popolazione scompare (perlomeno nella grande gabbia dove real mente si è svolto l’esperimento).

REAZIONE A CATENA. Il gene drive non è una tecnica “inventata” dagli scienziati: è un fenomeno che si verifica già in natura, e che i genetisti hanno ora imparato a manovrare. Il meccanismo molecolare che sta alla base del suo funzionamento è piuttosto complicato; anche perché lo stesso risultato si può ottenere con parecchi sistemi. Che però hanno tutti una proprietà in comune: modificano la trasmissione dei geni da una generazione all’altra. In una situazione normale, dopo l’unione di uova e spermatozoi per creare un embrione, ogni gene ha la stessa probabilità (50%) di provenire dal padre o dalla madre. Quello che succede con il gene drive invece è che alcuni tratti di Dna “distorcono” il passaggio dei geni, così da trasmetterne alcuni in maniera preferenziale: la probabilità passa dal 50%-50% al 70%-30%, fino addirittura al 100%-0% in alcuni casi. Come? Uno dei modi più diffusi è questo: su uno dei due cromosomi presenti nel nucleo di una cellula si inserisce un allele, cioè la variante di un gene, che quando il Dna si duplica inganna la cellula stessa in modo da farsi copiare anche sull’altro cromosoma. A quel punto, poiché è presente su entrambi i cromosomi, è garantito che passi sempre alla generazione successiva. Si possono per esempio diffondere uno o più geni che sbilanciano il rapporto tra i sessi, e fanno nascere più maschi che femmine. Oppure solo maschi, che ovviamente si incrociano con femmine non modificate, che però saranno sempre meno. In tal modo nel giro di poche generazioni l’allele annulla uno dei due sessi e la popolazione alla fine, ovviamente, scompare.

FORBICI MAGICHE. Questi “geni modificatori” conquistano la popolazione con una velocità molto superiore alle normali dinamiche evolutive. Si tratta di una tecnica di ingegneria genetica che fa sì che un gene modificato si propaghi velocemente nella popolazione. In realtà, le prime ipotesi di impiego risalgono addirittura agli anni Quaranta del secolo scorso, quando non si conosceva neppure la struttura del Dna; molti anni dopo, nel 2003 Austin Burt propose di usare una tecnica di gene drive per diffondere caratteristiche che permettessero di controllare la diffusione degli insetti vettori di malattie. Non è in sé quindi una grandissima novità. Quello che la rende interessante è che, grazie all’avanzamento tecnologico, oggi l’operazione è più facile. Per introdurre nelle specie bersaglio il gene voluto, attualmente viene infatti usato un metodo molto più preciso, il cosiddetto Crispr/Cas9, che prevede l’impiego di vere e proprie “forbici molecolari” che tagliano e incollano tratti di Dna nel posto voluto del genoma. La tecnica del gene drive però, non può essere impiegata con tutte le specie. Fortunatamente molti invertebrati, e le zanzare in particolare, sono invece il bersaglio ideale. In Brasile si pensa di usare il gene drive per limitare moltissimo le popolazioni di una zanzara che trasmette il virus Zika, che induce malformazioni nei feti; e anche in questo caso il modo più semplice per farlo è diffondere un gene che porta alla sola discendenza maschile. Altri approcci utilizzati dagli scienziati non sono così “definitivi”. Non sarebbe necessario spazzare via l’intera popolazione di zanzare, per esempio, se fosse possibile introdurre in questi insetti un gene per impedire loro di ospitare il plasmodio, il parassita che causa la malaria e che viene trasmesso al momento della puntura.

GENI VERDI. Ma il gene drive può essere utilizzato anche in altri campi, come la lotta alle specie invasive: un problema ecologico immenso, basta pensare che l’86% delle estinzioni sulle isole si verifica a causa di specie estranee e aggressive (vedi riquadro nella pagina accanto). E può essere impiegato anche con le piante. Per esempio per liberarsi di quelle dannose: è il caso dell’amaranto di Palmer (Amaranthus palmeri), un’erbaccia che ha invaso gli Stati Uniti Meridionali ed è resistente all’erbicida più usato. Oppure per inserire geni in piante utili all’agricoltura che consentano di farle crescere anche in ambienti marginali (per esempio terreni che si trovano in zone a rischio di desertificazione). Insomma, il gene drive (potenziato dalla precisione del Crispr/Cas9), permette davvero di “giocare a fare Dio” o di “scolpire l’evoluzione”, come affermano alcuni studiosi con entusiasmo? In teoria potrebbe funzionare, ma in pratica bisogna tenere conto dell’effetto Jurassic Park: la vita, come dice il matematico Ian Malcolm nel famoso film, trova sempre una via. Per esempio: più l’organismo è complesso, più è difficile identificare esattamente i geni che governano un singolo carattere. Raramente infatti c’è un singolo gene che, una volta mutato, cambia drasticamente la situazione. Per questo il gene drive diventa veramente difficile da usare con i vertebrati (come mammiferi e uccelli): non si può manipolare un intero genoma. C’è poi un altro ostacolo all’uso di questa tecnica: come far in modo che queste modifiche rimangano nelle popolazioni? Se si diffondessero ad altre, che non si intendevano colpire, sarebbe un problema enorme. Ma c’è anche il rischio opposto: la caratteristica che è stata introdotta in una popolazione potrebbe scomparire se si “abbandona”, per così dire, il sistema a se stesso, e sarebbe necessario continuare a rilasciare nell’ambiente, tutti gli anni, animali con il genoma modificato.

DUBBI ECOLOGICI. Del resto, quando si parla di specie con popolazioni di miliardi e miliardi di individui, come le zanzare, il continuo rilascio diventa una necessità. Le specie a rapida evoluzione, come gli insetti, probabilmente finiscono per resistere al gene drive grazie a mutazioni che bloccano o inattivano il gene sterilizzante. E sarebbe necessario ricominciare tutto da capo con altri geni o altre tecniche. Anche uno dei più importanti ricercatori che si occupano di gene drive, Kevin Esvelt, mette in guardia dalla diffusione degli animali con questo tipo di Dna modificato. Quando un gene viene introdotto nell’ambiente naturale, dice, non si ferma: se rilasci un topo con il gene drive, hai potenzialmente modificato la genetica di ogni topo del pianeta. Anche molti altri ricercatori hanno messo in guardia dall’uso immediato del gene drive nel combattere gli insetti nocivi o gli animali invasivi, e spingono per maggiori studi sulle conseguenze di questa tecnica.

BERSAGLI. Altri dubbi vengono infine da considerazioni ecologiche. Quali potrebbero essere le conseguenze della scomparsa di una specie dall’ecosistema? Senza contare il caso in cui il gene “sterilizzante” si diffondesse anche in popolazioni diverse da quelle bersaglio. Per esempio, se si provasse a eliminare gli opossum in Nuova Zelanda, e alcuni esemplari portatori del gene arrivassero in Australia, dove esistono popolazioni native di questa specie, che cosa potrebbe accadere? Certo, i milioni di persone che soffrono e muoiono per la malaria o altri parassiti, specie nel Terzo Mondo, sarebbero ben contenti di vedere spazzate via tutte le zanzare, e molti ricercatori sono d’accordo con questa posizione. Chi però mette in guardia dalle conseguenze inattese dell’applicazione di questa tecnica si chiede: una volta che l’umanità avrà iniziato a usare la “bacchetta magica” del gene drive, chi potrà fermarla?

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