Genetisch verbesserte Biokontrollen könnten helfen, große invasive Säugetiere zu bekämpfen

Invasive gebietsfremde Säugetiere können katastrophale Auswirkungen auf die einheimische Flora und Fauna haben, Artensterben verursachen und tiefgreifende Umweltveränderungen bewirken. Klassische Bekämpfungsmethoden wie Giftköder, Fallen oder Jagen sind derzeit in großem Umfang nicht durchführbar, weshalb Forscher nach Alternativen suchen.

CRISPR-basiertes Genom-Engineering wird oft als „Wunderwaffe“ für die Schädlingsbekämpfung angesehen. Trotz des zunehmenden Interesses an der Entwicklung dieser Technologie für invasive Säugetiere wie Mäuse, Ratten, Kaninchen, Wildkatzen und Füchse haben sich die Studien bisher nur auf Mäuse konzentriert.

Wissenschaftler haben darüber nachgedacht, ob Genom-Editing-Technologien dazu beitragen könnten, größere Säugetiere auszurotten, und wenn ja, wie lange dies dauern würde.

Um diese Fragen zu beantworten, entwickelte ein Forscherteam der University of Adelaide ein mathematisches Modell, das in der Lage ist, die Auswirkungen von Gene Drives auf Säugetierpopulationen im Landschaftsmaßstab zu simulieren. Veröffentlicht in NeoBiotaist ihre Studie die erste, die die Zeit abschätzt, die es dauern würde, langlebige gebietsfremde Säugetiere auszurotten.

Unter Verwendung der CRISPR-Cas9-Technologie stützt sich der simulierte Gene Drive auf eine „molekulare Schere“, die in das Y-Chromosom eingeführt wird und das X-Chromosom zum richtigen Zeitpunkt während der Meiose anvisiert und zerschneidet, sodass nur Y-Chromosom-tragende Spermien funktionsfähig sind und dies können das Ei erfolgreich befruchten. Auf diese Weise sollen die triebtragenden Männchen nur Söhne hervorbringen, die auch die molekulare Schere auf ihrem Y-Chromosom tragen. Über mehrere Generationen werden Weibchen seltener und bringen weniger Nachkommen hervor; Infolgedessen wird die Bevölkerungsgröße sinken.

Dieser „X-Shredder“-Antrieb wurde erfolgreich entwickelt und hat gezeigt, dass er Käfigpopulationen von Malaria-übertragenden Moskitos unterdrückt, wurde aber noch nicht bei Säugetieren entwickelt. Das Modell zeigt, dass der X-Shredder-Antrieb möglicherweise eine Ausrottung von Mäusen, Ratten, Kaninchen, Wildkatzen und Rotfüchsen im Landschaftsmaßstab erreichen könnte, aber die Erfolgswahrscheinlichkeit und die Zeit, die für ihre Ausrottung benötigt würde, variieren stark.

Die Forscher untersuchten die Fähigkeit des X-Shredder-Antriebs, eine Population von 200.000 Individuen jeder Art auszurotten. „CRISPR-basierte Gene Drives bieten neuartige Lösungen zur Kontrolle invasiver gebietsfremder Arten, die letztendlich die Ausrottungsbemühungen auf kontinentale Maßstäbe ausdehnen könnten“, schlossen sie.

Die Methode könnte bei kleinen Schädlingen wie Nagetieren und Kaninchen wirksam sein. Die erwartete Zeit bis zur Ausrottung beträgt 18 Jahre für Mäuse, 19 Jahre für Ratten und 48 Jahre für Kaninchen, wobei eine 90%ige Populationsunterdrückung in etwa der Hälfte dieser Zeit erreicht wird.

Die Ergebnisse deuten jedoch darauf hin, dass Gene Drives keine Einheitslösung sind: Sie könnten bei größeren Arten wie Katzen und Füchsen nicht so nützlich sein.

„Die Wahrscheinlichkeit, Wildkatzen mit Gene Drives auszurotten, ist identisch mit dem Werfen einer Münze, 50/50; und vorausgesetzt, die Münze landet auf der richtigen Seite, würde es etwa 140 Jahre dauern, sie loszuwerden“, sagt Dr. Aysegul Birand , Teil des Forschungsteams. „Die Wahrscheinlichkeit einer Ausrottung ist bei Füchsen höher, aber die Wartezeit ist noch länger.“