来自澳大利亚的科学家成功地 生物工程化 了基因改造的果蝇和斑马鱼，它们能够吸收有毒汞并将其以毒性较小的形式释放回环境中。这项突破是通过让这些苍蝇和鱼暴露于微生物中发现的一对解毒酶来实现的，这意味着改造后的苍蝇和鱼能够以远高于未改造的同类的速度摄入汞并安全地将其转化。这些发现本周发表在 Nature Communication 杂志上。
[ 相关：灭绝物种复活只是一个试管梦吗？这家初创公司有一个宏大而昂贵的计划来找出答案。 ]
但这些发现可能对苍蝇和鱼之外的领域产生更广泛的影响。从实验动物的角度来看，这项实验证明了在有毒汞进入食物链并最终进入人体之前，就可以早期降解对环境有害的汞。这些是研究人员利用现代科学 稍微改造生物基因 的最新例子，其最终目标是将它们释放到野外，以减少环境毒素和对抗疾病。然而，要将这些科学实验实际部署到能产生有意义影响的规模，需要克服法律、伦理和监管障碍，而这些障碍有时比驱动发现的潜在科学技术更棘手。
汞暴露是危险的，而且情况正在恶化
汞是一种天然但有毒的元素，会释放到地球大气中。甲基汞是一种特别有毒的汞形式，对人类尤其令人担忧，因为它在通过海洋食物网传播时会发生生物放大。食用食用了体内含有甲基汞的较小水生生物的鱼类的人类，可能会暴露于高水平的甲基汞，它会像神经毒素一样作用。一旦被人类摄入，甲基汞不易排出，并且可以迅速穿过消化道、血脑屏障和胎盘。尽管汞是自然产生的，但最近的研究表明，金矿和煤炭开采等工业活动正在 使汞污染状况变得更糟。
来自澳大利亚麦格理大学和澳大利亚合成生物学卓越ARC中心的 این محققان می‌خواستند ببینند آیا ممکن است بتوان ارگانیسم‌هایی را مهندسی کرد که بتوانند زودتر در چرخه‌های غذایی با این فرآیند تجمع زیستی تداخل داشته باشند، مفهومی که به طور گسترده پاکسازی زیستی نامیده می‌شود. آنها دو سوژه آزمایشی مختلف را انتخاب کردند: مگس میوه معمولی (بی‌مهرگان) و ماهی زبرا (مهره‌دار). سپس آنها جنین این موجودات را با جفت آنزیم، MerB (لییاز ارگانومرکوری) و MerA (ردوکتاز جیوه) که در بسیاری از میکروب‌ها یافت می‌شود، تزریق کردند. این آنزیم‌ها به دلیل خواص طبیعی سم‌زدایی خود انتخاب شدند. هنگامی که در معرض متیل‌جیوه قرار می‌گیرند، آنزیم‌ها پروتئولیز متیل‌جیوه را کاتالیز کرده و به طور طبیعی آن را به جیوه عنصری با سمیت کمتر (Hg0) تبدیل می‌کنند.
نسخه‌های اصلاح شده و اصلاح نشده هر دو حشره و ماهی در معرض جیوه قرار گرفتند. نتایج چشمگیر بود. پس از سه روز، لاروهای مگس میوه ژنتیکی اصلاح شده، 83% متیل‌جیوه کمتری نسبت به گروه کنترل داشتند. به طور مشابه، ماهی زبرا مهندسی شده نیز پس از شش روز 64% سطح کمتری از جیوه مضر را نسبت به همتایان اصلاح نشده خود نشان دادند. در هر دو مورد، حیوانات اصلاح شده با موفقیت متیل‌جیوه سمی را به جیوه عنصری یا Hg0 بسیار کم‌سمی‌تر تبدیل کرده بودند.
کیت تپر، زیست‌شناس دانشگاه مک‌کواری، در بیانیه‌ای گفت: «وقتی حیوانات اصلاح شده را آزمایش کردیم، متوجه شدیم که نه تنها کمتر از نیمی از جیوه در بدنشان وجود داشت، بلکه بیشتر جیوه نیز در شکلی با قابلیت زیستی کمتر نسبت به متیل‌جیوه بود.»
تپر افزود: «هنوز هم برای من مانند جادو به نظر می‌رسد که می‌توانیم از زیست‌شناسی مصنوعی برای تبدیل سمی‌ترین شکل جیوه مضر برای محیط زیست استفاده کنیم و آن را از بدن حیوان تبخیر کنیم.»
رهاسازی حیوانات اصلاح شده در طبیعت می‌تواند عواقب ناخواسته ایجاد کند
این اولین بار نیست که دانشمندان تلاش می‌کنند از حیوانات اصلاح شده ژنتیکی برای تغییر محیط زیست گسترده‌تر خود استفاده کنند. سال‌هاست که محققان در حال معرفی پشه‌های اصلاح شده با ژن‌های خود محدود کننده برای جفت‌گیری با سایر پشه‌های حامل بیماری برای کاهش جمعیت آنها هستند. محققان و استارتاپ‌ها امیدوارند که باکتری‌های جدید که برای تجزیه پلاستیک‌ها مهندسی شده‌اند بتوانند روزی آلودگی اقیانوس‌ها را کاهش دهند و احتمالاً در کاهش میکروپلاستیک‌هایی که وارد بدن انسان می‌شوند نقش داشته باشند. پیشرفت‌های اخیر در CRISPR-Cas9، که به دانشمندان اجازه می‌دهد تا توالی‌های DNA را با دقت بسیار بیشتری نسبت به قبل تغییر دهند، باعث شده است که اصلاحات ژنتیکی که زمانی غیرممکن به نظر می‌رسیدند، اکنون به راحتی در دسترس باشند.
[ مرتبط: قاچاقچیان مونتانا به طور غیرقانونی هیبریدهای گوسفند فرانکنشتاین را برای شکار ورزشی شبیه‌سازی کردند.]
اما امکان فنی یا علمی با امکان‌پذیر بودن یکسان نیست. هرگونه تلاش در مقیاس بزرگ برای رهاسازی حیوانات اصلاح شده ژنتیکی در محیط‌های طبیعی در مقیاس وسیع، خطر انحراف از اهداف مورد نظر را نیز دارد. تاریخچه طولانی از معرفی گونه‌های غیربومی توسط انسان‌ها به محیط‌ها با یک هدف اعلام شده وجود دارد که تنها به این دلیل که به طور ناخواسته سایر جمعیت‌ها را نابود کرده‌اند. این نگرانی‌ها در مورد گونه‌های مهاجم بالقوه زمانی بیشتر می‌شود که موجودی که معرفی می‌شود، در آزمایشگاه ویرایش ژنتیکی شده باشد.
محققان پشت حشرات و ماهی‌های جیوه خوار، حداقل برای الان، موافق به نظر می‌رسند. اگرچه آنها می‌گویند که اقدامات احتیاطی را برای اطمینان از اینکه موجودات آنها نمی‌توانند به طور غیرقابل کنترلی در طبیعت پخش شوند، انجام داده‌اند، آنها خاطرنشان کردند که تحقیقات هنوز در مراحل اولیه است و قبل از اینکه کسی به استقرار در مقیاس وسیع فکر کند، نیاز به آزمایش بیشتر دارد. با این حال، این یافته‌ها نشان می‌دهند که پتانسیل، حداقل از نظر تئوری، برای استفاده از ویرایش ژن برای کمک به حل معضلات محیطی موجود.
