Natürliche Selektion macht Merkmale nur dann häufiger, wenn sie Organismen helfen, zu überleben oder sich zu reproduzieren. Aber wir könnten diese Einschränkung umgehen, indem wir die Evolution beschleunigen, indem wir einen sogenannten „Gene Drive“ verwenden.
Gene Drives sind DNA-Stücke, die funktionieren, indem sie die Gesetze der Vererbung brechen. Viele Organismen erben Gene auf Chromosomenpaaren, eines von jedem Elternteil, sodass ihre Nachkommen eine 50/50-Chance haben, entweder die mütterliche oder die väterliche Kopie eines bestimmten Gens zu erben. Aber ein Gene Drive kann seine DNA-Sequenz von dem Chromosom, das es trägt, auf das andere Chromosom kopieren und einfügen, wodurch sichergestellt wird, dass der Antrieb an 100 Prozent der Nachkommen eines Organismus weitergegeben wird. Über mehrere Generationen breitet sich der Trieb schnell im Genpool einer Population aus.
Die Aussicht, eine ganze Population zu modifizieren, wurde früher durch natürlich vorkommende Laufwerke begrenzt, die sich nur an bestimmten Stellen kopieren und einfügen können. Aber durch die Verwendung eines Gen-Editing-Systems namens CRISPR können Wissenschaftler künstliche Antriebe entwerfen, die auf eine bestimmte DNA-Sequenz abzielen. Eine solche Leistung war vor einem Jahrzehnt undenkbar. „Niemand hat sich vorstellen können, dass wir in der Lage sein könnten, ganze Arten ohne weiteres zu bearbeiten“, sagt der Evolutionsingenieur Dr. Kevin Esvelt vom MIT. Esvelt baute den ersten CRISPR Gene Drive in Hefe und zeigte, dass man eine frühere Modifikation anvisieren und überschreiben kann, was bedeutet, dass die Wirkung eines Gene Drives reversibel ist.
Gene Drives könnten Krankheiten wie Malaria ausrotten, an der 2016 445.000 Menschen starben. Malaria wird durch Blutparasiten verursacht, die durch Stiche infizierter weiblicher Mücken auf den Menschen übertragen werden. Ein Ansatz besteht darin, Insekten zu unterdrücken, indem die Fortpflanzung blockiert wird. Dies wird im Labor des Target Malaria-Projekts unter der Leitung des Genetikers Prof. Austin Burt und der Immunologin Prof. Andrea Crisanti vom Imperial College London getestet. 2018 nutzten die Forscher Gene Drives, damit weibliche Mücken unfruchtbar wurden und nach acht Generationen die Population in Gefangenschaft zusammenbrach. In freier Wildbahn könnte dieser „Unterdrückungstrieb“ die Zahl der Moskitos unter das Niveau senken, das für die Erhaltung von Malariaparasiten erforderlich ist.
Antriebe könnten auch Organismen schützen. In der Landwirtschaft könnte ein „Veränderungstrieb“ Schädlinge genetisch so verändern, dass sie den Geschmack von Feldfrüchten nicht mögen. Dadurch würde die Notwendigkeit entfallen, Felder mit giftigen Pestiziden zu besprühen. Beim Artenschutz könnten Gene Drives invasive Arten angreifen – wie Ratten, eine Hauptursache für das Aussterben auf Inseln –, die gefährdete Organismen bedrohen.
Aber Gene Drives könnten Schaden anrichten. Ein mathematisches Modell, das von Esvelts Team erstellt wurde, sagte voraus, dass ein Trieb, der sich auf unbestimmte Zeit ausbreitet, über seine Zielpopulation hinaus (aufgrund von Tiermigration, versehentlicher oder absichtlicher Freisetzung) in andere Gebiete entkommen wird. Wenn Sie nicht darauf abzielen, das Artensterben voranzutreiben, ist es besser, einen selbstbegrenzenden Antrieb mit vorübergehenden – und wahrscheinlich lokalen – Auswirkungen einzusetzen.
Trotz potenzieller Risiken, sagt Esvelt, sollten wir von der Gene-Drive-Technologie begeistert sein. „Es ist eine Möglichkeit, die Werkzeuge der Natur zu nutzen, um ökologische Probleme zu lösen.“