Koraalriffen, zeegrasvelden, vissen en schelpdieren, de mens heeft inmiddels elke uithoek van de oceanen aangetast. Kunnen we het tij keren met genetische technologie?

Twee Australische wetenschappers menen van wel. Gentechnologie en ook DNA-sequencing bieden grote kansen om het zeeleven te herstellen en te behouden, nu het als gevolg van klimaatverandering en menselijk ingrijpen dreigt te verdwijnen.

Wat is DNA-sequencing?
Met DNA-sequencing wordt de volgorde bepaald van de nucleotiden waaruit DNA is opgebouwd. De DNA-sequenties bieden inzicht in welke genen verantwoordelijk zijn voor bepaalde kenmerken van een organisme. Denk aan kleur en vorm, maar ook aan de resistentie tegen ziektes of weersomstandigheden.

Zowel met traditionele methoden als meer recente ontwikkelingen, zoals geassisteerde evolutie (bijvoorbeeld om koraalriffen veerkrachtiger te maken) kan het zeeleven worden geholpen. En op dit moment worden die mogelijkheden onvoldoende benut, schrijven onderzoekers Madeleine van Oppen van de University of Melbourne en Melinda Coleman van het New South Wales Department of Primary Industries.

Illegale oogsten
DNA-sequencing kan bijvoorbeeld illegaal geoogste zeevruchten identificeren om bedreigde soorten te beschermen. Om de biodiversiteit te onderzoeken kan DNA-analyse van zeewatermonsters een haalbaarder alternatief zijn voor het traditionele duikonderzoek. Het kan bovendien worden gebruikt om de uitbraak van ziektes te onderzoeken en de verspreiding van invasieve soorten te volgen. Ook is er gentechnologie die de visserij kan helpen om de visbestanden te monitoren en te volgen hoe vissen zich aanpassen aan stressfactoren in hun omgeving.

Aanpassen aan de omgeving
“De technologie omvat de analyse van DNA-sequenties voor het behoud en herstel van het zeeleven”, legt professor Madeleine van Oppen uit aan Scientias.nl. “Dit varieert van kennis over hoe adaptieve genetische varianten zijn verspreid binnen een soort en hoe we deze kennis kunnen gebruiken om beschadigde populaties te herstellen of om te beslissen of het verwijderen van levend materiaal op een bepaalde plek moet worden toegestaan, tot het gebruik van genetica om de richting en mate van verspreiding van een soort te beoordelen.” Zo kan bijvoorbeeld worden bepaald waar je het beste een soort vandaan kunt halen, zodat een gebied zo goed mogelijk hersteld kan worden in het licht van huidige en toekomstige omgevingsfactoren.

Degenkrabbloed
Maar Van Oppen noemt meer toepassingen. De technologie kan ook handig zijn voor “de genetische identificatie van visbestanden en ander zeeleven, de beoordeling van de biodiversiteit op basis van genetische gegevens verkregen uit omgevings-DNA en het gebruik van genoomsequenties om het genoom te bewerken zodat bepaalde soorten zich beter kunnen aanpassen aan hun veranderende omgeving.” Synthetische biologie kan dan weer helpen om waardevolle stoffen te ontwikkelen die normaal gesproken in het laboratorium uit mariene organismen worden gewonnen. Degenkrabbloed wordt als voorbeeld genoemd. Heel concreet wijst Van Oppen ook op de mogelijkheid om de verspreiding van ziekten tegen te gaan. “Genetische technologie kan inzicht verschaffen in de soort en verspreiding van de ziekteverwekker, bijvoorbeeld een virus of bacterie. Dat kan ons helpen bij het beheersen van de verspreiding van de ziekte.”

Zo bieden deze technieken tal van mogelijkheden om het zeeleven te herstellen en verbeteren. Net als mensen probiotica slikken voor hun darmgezondheid, kunnen specifieke bacterie- en schimmelsoorten worden geïdentificeerd of ontwikkeld om de gezondheid van zeedieren in het wild, zoals koralen, te verbeteren.

Controversieel
Al deze technieken zijn niet geheel onomstreden. Zo is er ook de mogelijkheid om zogenoemde gene drives (een vorm van genetische modificatie) in te zetten die schadelijke genen verspreiden in een populatie om zo invasieve soorten uit te roeien. Hoe controversieel dit soort ingrepen in de natuur zijn, hangt af van de ernst van de interventie en waar de interventie plaatsvindt, vertelt de onderzoekster. “Het grootste deel van het vasteland is bijvoorbeeld sterk veranderd door de bouw van woningen en wegen, door landbouw en bosbouw. Hier is niet veel controverse over. Maar als we het over de oceaan hebben, lijkt er veel meer weerstand te zijn tegen interventies, zelfs als het gaat om het herstellen van schade die mensen hebben aangericht aan het zeeleven. Misschien komt dit omdat de oceanen onbekender zijn voor mensen dan het aardoppervlak, maar dat is niet zeker.”

Van Oppen legt verder uit dat niet alle ingrijpen controversieel is. “Er is weinig controverse over het nemen van monsters van mariene organismen voor genetische monitoring, maar echte genetische interventies zijn meer omstreden. Zo zijn er zorgen over ‘genetische besmetting’ en de verplaatsing van ziekteverwekkers door het verplaatsen van mariene planten en dieren voor instandhouding en herstel.” Het meest controversieel is echter het gebruik van genetische manipulatie, waardoor genetisch gemodificeerde organismen ontstaan. “Het verkrijgen van wettelijke goedkeuring en een werkvergunning hiervoor zal een uitdaging zijn”, aldus de onderzoekster.

Transformatie
Maar de mogelijkheden van genetische methodes om het zeeleven te beschermen zijn uiteindelijk eindeloos. De onderzoekers pleiten dan ook voor een betere benutting daarvan. “Genetische methodes kunnen de manier waarop we het zeeleven beschermen en behouden transformeren en kunnen helpen om het zeeleven weerbaarder te maken tegen klimaatverandering.”