Выпуск генетически спроектированных организмов в вохдух, не зная ответы на эти вопросы имел возможность нанести необратимый ущерб экосистеме. Но как Вы отвечаете на эти вопросы без полевых опытов?физики и Прикладные математики из Гарварда и Принстонских университетов использовали математическое моделирование, чтобы вести дизайн и распределение генетически модифицированных генов, каковые смогут и действенно заменить диких москитов и безопасно управляться.Изучение было относительно недавно издано на Слушаниях Национальной академии наук.
В простом ходе эволюции у любой определенной черты имеется только скромный шанс того, чтобы быть унаследованным потомками. Но с развитием генной совокупности редактирования CRISPR-Cas9 исследователи смогут на данный момент проектировать совокупности, каковые увеличивают возможность наследования желаемой черты фактически к 100 процентам, кроме того в том случае, если та черта присуждает отборный недочёт. Эти так именуемые генные двигатели имели возможность заменить гены дикого типа в мелких поколениях.
Те сильные совокупности ставят ответственные вопросы безопасности, такой как, что происходит, если генетически спроектированный москит случайно сбегает из лаборатории?«Случайный или преждевременный выпуск генной конструкции двигателя к окружающей среде имел возможность повредить экосистему безвозвратно», сказал Иденори Танака, первый автор и аспирант статьи в Школе Джона А. Полсона Гарварда Технических и прикладных наук и Физическом факультете.Чтобы обезопасисть от таких выпусков, Танаки, наровне с соавторами, Дэвид Нельсон, профессор Артура К. Соломона Биофизики и профессор Физики и Прикладной Физики и Говарда Стоуна из Принстона, внес предложение узкий ассортимент отборных недочётов, каковые дадут генам распространяться, но только по окончании того, как критический порог был достигнут.
Исследователи использовали нелинейные уравнения распространения реакции, чтобы смоделировать, как гены переместятся через пространство. Эти модели являлись базой, чтобы создать социально серьёзные генные двигатели, каковые уравновешивают генетически спроектированные черты положенными не сильный местами, каковые защитили бы от случайного выпуска и неконтролируемого распространения.
«Мы можем, в конечном счете, выстроить выключатели, каковые начинают и заканчивают генную волну двигателя», сказал Танака. «В одном, шепетильно выбранном режиме, пространственном распространении запусков волны или прогресса только, в то время, в то время, когда параметры прививки превышают критические значения, каковые мы можем вычислить».Чтобы достигнуть той критической массы, исследователи нашли, что гены должны были быть выпущены сильно в определенном регионе – как генетическая бомба – а не распространены тонко везде по более громадным регионам. Гены распространяются только, в то время, в то время, когда ядро генетического взрыва превышает критический размер и интенсивность.
Исследователи также нашли, что, делая ген ведет чувствительным к комплексу надёжный для wildtype генов, распространение генных двигателей вероятно остановлено барьерами как пестициды.«Это изучение иллюстрирует, как физики и прикладные математики смогут основываться на итогах биологического экспериментирования и теории помогать растущей области пространственной популяционной генетики», сказал Нельсон.
Затем, исследователи сохраняют веру понять воздействие генетических мутаций и колебаний числа организма на генных двигателях.