Η γενετική μηχανική σε σύγκρουση με την εξέλιξη

Σε ένα κατάμεστο αμφιθέατρο στο Cold Spring Harbor Laboratory της Νέας Υόρκης τον Αύγουστο, ο Philipp Messer, ένας πληθυσμιακός γενετιστής στο Πανεπιστήμιο Cornell, ανέβηκε στη σκηνή για να συζητήσει μια ισχυρή και αμφιλεγόμενη νέα εφαρμογή για τη γενετική μηχανική:γονιδιακές κινήσεις.

Τα γονιδιακά κίνητρα μπορούν να εξαναγκάσουν ένα χαρακτηριστικό μέσω ενός πληθυσμού, αψηφώντας τους συνήθεις κανόνες κληρονομικότητας. Ένα συγκεκριμένο χαρακτηριστικό έχει συνήθως 50-50 πιθανότητες να περάσει στην επόμενη γενιά. Μια γονιδιακή κίνηση θα μπορούσε να ωθήσει αυτό το ποσοστό σε σχεδόν 100 τοις εκατό. Η γενετική κυριαρχία θα συνεχιστεί τότε σε όλες τις μελλοντικές γενιές. Θέλετε όλες οι μύγες φρούτων στο εργαστήριό σας να έχουν ανοιχτόχρωμα μάτια; Δημιουργήστε μια προσπάθεια για το χρώμα των ματιών, και αρκετά σύντομα, οι απόγονοι των φρουτόμυγων θα έχουν ανοιχτόχρωμα μάτια, όπως και οι απόγονοί τους, και ούτω καθεξής για όλες τις μελλοντικές γενιές. Τα γονιδιακά κίνητρα μπορεί να λειτουργήσουν σε οποιοδήποτε είδος που αναπαράγεται σεξουαλικά και έχουν τη δυνατότητα να φέρουν επανάσταση στον έλεγχο των ασθενειών, τη γεωργία, τη διατήρηση και πολλά άλλα. Οι επιστήμονες μπορεί να είναι σε θέση να σταματήσουν τα κουνούπια από τη διάδοση της ελονοσίας, για παράδειγμα, ή να εξαλείψουν ένα χωροκατακτητικό είδος.

Η τεχνολογία αντιπροσωπεύει την πρώτη φορά στην ιστορία που οι άνθρωποι έχουν την ικανότητα να κατασκευάζουν τα γονίδια ενός άγριου πληθυσμού. Ως εκ τούτου, εγείρει έντονες ηθικές και πρακτικές ανησυχίες, όχι μόνο από τους κριτικούς αλλά και από τους ίδιους τους επιστήμονες που εργάζονται με αυτό.

Η παρουσίαση του Messer ανέδειξε ένα πιθανό εμπόδιο για σχέδια για τη μηχανική των άγριων οικοσυστημάτων:Η φύση συνήθως βρίσκει έναν τρόπο να παρακάμψει την ανάμειξή μας. Τα παθογόνα αναπτύσσουν αντίσταση στα αντιβιοτικά. τα έντομα και τα ζιζάνια εξελίσσονται για να εμποδίσουν τα φυτοφάρμακα. Τα κουνούπια και τα χωροκατακτητικά είδη που επαναπρογραμματίζονται με γονιδιακές κινήσεις αναμένεται επίσης να προσαρμοστούν, ειδικά εάν η γονιδιακή κίνηση είναι επιβλαβής για τον οργανισμό — θα προσπαθήσει να επιβιώσει σπάζοντας το κίνητρο.

«Μακροπρόθεσμα, ακόμη και με γονιδιακή ώθηση, η εξέλιξη κερδίζει στο τέλος», δήλωσε ο Kevin Esvelt, μηχανικός εξέλιξης στο Ινστιτούτο Τεχνολογίας της Μασαχουσέτης. «Σε μια εξελικτική κλίμακα, τίποτα που κάνουμε δεν έχει σημασία. Εκτός φυσικά από την εξαφάνιση. Η εξέλιξη δεν επιστρέφει από αυτό."

Οι μονάδες γονιδίων είναι μια νέα τεχνολογία και κανένα δεν έχει κυκλοφορήσει στη φύση. Μια χούφτα εργαστηριακών μελετών δείχνουν ότι τα γονιδιακά κίνητρα λειτουργούν στην πράξη - σε μύγες φρούτων, κουνούπια και μαγιά. Τα περισσότερα από αυτά τα πειράματα έχουν βρει ότι οι οργανισμοί αρχίζουν να αναπτύσσουν εξελικτική αντίσταση που θα πρέπει να εμποδίζει τις γονιδιακές κινήσεις. Αλλά αυτές οι μελέτες απόδειξης της ιδέας ακολουθούν μικρούς πληθυσμούς οργανισμών. Μεγάλοι πληθυσμοί με μεγαλύτερη γενετική ποικιλομορφία —όπως τα εκατομμύρια σμήνη εντόμων στην άγρια ​​φύση— αποτελούν τις περισσότερες ευκαιρίες για την ανάδυση αντίστασης.

Είναι αδύνατο - και ανήθικο - να δοκιμαστεί μια γονιδιακή ώθηση σε έναν τεράστιο άγριο πληθυσμό για να διευθετηθούν οι συστροφές. Μόλις απελευθερωθεί μια μονάδα γονιδίου, μπορεί να μην υπάρχει τρόπος να την ανακτήσετε. (Ορισμένοι ερευνητές έχουν προτείνει τη δυνατότητα απελευθέρωσης μιας δεύτερης γονιδιακής κίνησης για να τερματιστεί η λειτουργία ενός αδίστακτου. Αλλά αυτή η προσέγγιση είναι υποθετική, και ακόμη κι αν λειτουργούσε, η οικολογική ζημιά που προκλήθηκε στο μεταξύ θα παρέμενε αμετάβλητη.)

Η επόμενη καλύτερη επιλογή είναι η κατασκευή μοντέλων για την προσέγγιση του τρόπου με τον οποίο οι άγριοι πληθυσμοί θα μπορούσαν να ανταποκριθούν στην εισαγωγή μιας γονιδιακής κίνησης. Ο Messer και άλλοι ερευνητές κάνουν ακριβώς αυτό. «Για εμάς, ήταν ξεκάθαρο ότι υπήρχε αυτή η ασυμφωνία - πολλοί γενετιστές έχουν κάνει εξαιρετική δουλειά στην προσπάθειά τους να χτίσουν αυτά τα συστήματα, αλλά δεν ανησυχούσαν τόσο πολύ για το τι συμβαίνει σε επίπεδο πληθυσμού», είπε ο Messer. Αντίθετα, θέλει να μάθει «τι θα συμβεί σε επίπεδο πληθυσμού, εάν αφήσετε αυτά τα πράγματα ελεύθερα και μπορούν να εξελιχθούν για πολλές γενιές — εκεί είναι που παίζει ρόλο η αντίσταση».

Στη συνάντηση στο Cold Spring Harbor Laboratory, ο Messer συζήτησε ένα μοντέλο υπολογιστή που ανέπτυξε η ομάδα του, το οποίο περιέγραψε σε μια εργασία που δημοσιεύτηκε τον Ιούνιο στον επιστημονικό ιστότοπο προεκτύπωσης biorxiv.org. Η εργασία είναι μία από τις τρεις θεωρητικές εργασίες σχετικά με την αντίσταση στη γονιδιακή κίνηση που υποβλήθηκαν στο biorxiv.org τους τελευταίους πέντε μήνες - οι άλλες προέρχονται από έναν ερευνητή στο Πανεπιστήμιο του Τέξας στο Ώστιν και μια κοινή ομάδα από το Πανεπιστήμιο του Χάρβαρντ και το MIT. (Οι συγγραφείς εργάζονται όλοι για να δημοσιεύσουν την έρευνά τους μέσω παραδοσιακών περιοδικών με κριτές.) Σύμφωνα με τον Messer, το μοντέλο του προτείνει «η αντίσταση θα εξελιχθεί σχεδόν αναπόφευκτα σε τυπικά συστήματα γονιδιακής κίνησης».

Δεν είναι ακόμα σαφές πού θα καταλήξει όλη αυτή η αλληλεπίδραση μεταξύ αντίστασης και γονιδιακών κινήσεων. Μπορεί η αντίσταση να καταστήσει τη γονιδιακή κίνηση ανίκανη. Από τη μία πλευρά, αυτό μπορεί να σημαίνει ότι η απελευθέρωση της μονάδας δίσκου ήταν μια άσκοπη άσκηση. Από την άλλη πλευρά, ορισμένοι ερευνητές υποστηρίζουν ότι η αντίσταση θα μπορούσε να είναι ένα σημαντικό φυσικό χαρακτηριστικό ασφάλειας. Η εξέλιξη είναι απρόβλεπτη από την ίδια της τη φύση, αλλά λίγοι βιολόγοι χρησιμοποιούν μαθηματικά μοντέλα και προσεκτικά εργαστηριακά πειράματα για να προσπαθήσουν να κατανοήσουν πώς θα συμπεριφέρεται αυτό το ισχυρό γενετικό εργαλείο όταν ελευθερωθεί στη φύση.

Η αντίσταση δεν είναι μάταιη

Οι γονιδιακές κινήσεις δεν είναι αποκλειστικά ανθρώπινη τεχνολογία. Εμφανίζονται περιστασιακά στη φύση. Οι ερευνητές σκέφτηκαν για πρώτη φορά να εκμεταλλευτούν τις φυσικές εκδόσεις των γονιδίων πριν από δεκαετίες, προτείνοντας να τις ξαναδημιουργήσουν με «ακατέργαστα μέσα, όπως η ακτινοβολία» ή τα χημικά, είπε η Anna Buchman, μεταδιδακτορική ερευνήτρια στη μοριακή βιολογία στο Πανεπιστήμιο της Καλιφόρνια, Riverside. Αυτές οι γενετικές παραξενιές, προσθέτει, «θα μπορούσαν να χειραγωγηθούν για τη διάδοση γονιδίων μέσω ενός πληθυσμού ή την καταστολή ενός πληθυσμού».

Το 2003, ο Austin Burt, ένας εξελικτικός γενετιστής στο Imperial College του Λονδίνου, πρότεινε μια πιο προσεκτικά συντονισμένη προσέγγιση που ονομάζεται γονιδιακή κίνηση ενδονουκλεάσης, η οποία θα μηδενίζει ένα συγκεκριμένο τμήμα του DNA και θα το αλλοιώνει.

Ο Burt ανέφερε το πιθανό πρόβλημα της αντίστασης — και πρότεινε κάποιες λύσεις — τόσο στη θεμελιώδη εργασία του όσο και σε μεταγενέστερη εργασία. Αλλά για χρόνια, ήταν δύσκολο να κατασκευαστεί μια μονάδα δίσκου στο εργαστήριο, επειδή η διαθέσιμη τεχνολογία ήταν δυσκίνητη.

Με την έλευση της γενετικής μηχανικής, η ιδέα του Burt έγινε πραγματικότητα. Το 2012, οι επιστήμονες παρουσίασαν το CRISPR, ένα εργαλείο γονιδιακής επεξεργασίας που έχει περιγραφεί ως μοριακός επεξεργαστής κειμένου. Έχει δώσει στους επιστήμονες τη δύναμη να αλλάζουν τις γενετικές πληροφορίες σε κάθε οργανισμό στον οποίο το έχουν δοκιμάσει. Το CRISPR εντοπίζει ένα συγκεκριμένο κομμάτι γενετικού κώδικα και στη συνέχεια διασπά και τους δύο κλώνους του DNA σε αυτό το σημείο, επιτρέποντας τη διαγραφή, την προσθήκη ή την αντικατάσταση γονιδίων.

Το CRISPR παρέχει έναν σχετικά εύκολο τρόπο απελευθέρωσης μιας μονάδας γονιδίου. Πρώτον, οι ερευνητές εισάγουν μια γονιδιακή μονάδα που τροφοδοτείται από το CRISPR σε έναν οργανισμό. Όταν ο οργανισμός ζευγαρώνει, το χρωμόσωμα του που είναι εξοπλισμένο με CRISPR διασπά το αντίστοιχο χρωμόσωμα που προέρχεται από τον άλλο γονέα. Στη συνέχεια, ο γενετικός μηχανισμός των απογόνων επιχειρεί να ράψει αυτό το κόψιμο. Όταν συμβεί αυτό, αντιγράφει πάνω από το σχετικό τμήμα του DNA από τον πρώτο γονέα — το τμήμα που περιέχει τη μονάδα γονιδίου CRISPR. Με αυτόν τον τρόπο, η γονιδιακή μονάδα διπλασιάζεται έτσι ώστε να καταλήξει και στα δύο χρωμοσώματα, και αυτό θα συμβεί σχεδόν σε κάθε έναν από τους αρχικούς απογόνους του οργανισμού.

Μόλις τρία χρόνια μετά την αποκάλυψη του CRISPR, επιστήμονες στο Πανεπιστήμιο της Καλιφόρνια, στο Σαν Ντιέγκο, χρησιμοποίησαν το CRISPR για να εισαγάγουν κληρονομικά γονίδια στο DNA των φρουτόμυγων, χτίζοντας έτσι το σύστημα που είχε προτείνει ο Burt. Τώρα οι επιστήμονες μπορούν να παραγγείλουν τα απαραίτητα βιολογικά εργαλεία στο Διαδίκτυο και να δημιουργήσουν μια λειτουργική μονάδα γονιδίων μέσα σε λίγες εβδομάδες. «Όποιος έχει κάποιες γνώσεις γενετικής και μερικές εκατοντάδες δολάρια μπορεί να το κάνει», είπε ο Messer. "Αυτό καθιστά ακόμη πιο σημαντικό να μελετήσουμε πραγματικά αυτήν την τεχνολογία."

Αν και υπάρχουν πολλοί διαφορετικοί τρόποι με τους οποίους οι γονιδιακές κινήσεις θα μπορούσαν να λειτουργήσουν στην πράξη, δύο προσεγγίσεις έχουν συγκεντρώσει τη μεγαλύτερη προσοχή:η αντικατάσταση και η καταστολή. Μια γονιδιακή κίνηση αντικατάστασης αλλάζει ένα συγκεκριμένο χαρακτηριστικό. Για παράδειγμα, μια κίνηση γονιδίου κατά της ελονοσίας μπορεί να αλλάξει το γονιδίωμα ενός κουνουπιού, έτσι ώστε το έντομο να μην έχει πλέον την ικανότητα να συλλαμβάνει το παράσιτο της ελονοσίας. Σε αυτήν την κατάσταση, τα νέα γονίδια θα εξαπλωθούν γρήγορα σε έναν άγριο πληθυσμό, έτσι ώστε κανένα από τα κουνούπια να μην μπορεί να φέρει το παράσιτο, εμποδίζοντας ουσιαστικά την εξάπλωση της νόσου.

Μια γονιδιακή κίνηση καταστολής θα εξαφάνιζε έναν ολόκληρο πληθυσμό. Για παράδειγμα, μια γονιδιακή κίνηση που ανάγκαζε όλους τους απογόνους να είναι αρσενικοί θα καθιστούσε αδύνατη την αναπαραγωγή.

Αλλά οι άγριοι πληθυσμοί μπορεί να αντιστέκονται στις γονιδιακές ενορμήσεις με απρόβλεπτους τρόπους. «Γνωρίζουμε από προηγούμενες εμπειρίες ότι τα κουνούπια, ειδικά τα κουνούπια ελονοσίας, έχουν τέτοια ιδιόμορφη βιολογία και συμπεριφορά», δήλωσε η Flaminia Catteruccia, μοριακή εντομολόγος στο Harvard T.H. Σχολή Δημόσιας Υγείας Chan. «Αυτά τα κουνούπια είναι πολύ πιο ανθεκτικά από ό,τι τα φτιάχνουμε εμείς. Και η μηχανική τους θα αποδειχθεί πιο δύσκολη από ό,τι νομίζουμε». Στην πραγματικότητα, μια τέτοια απρόβλεπτη πιθανότητα θα μπορούσε να βρεθεί σε οποιοδήποτε είδος.

Οι τρεις νέες δημοσιεύσεις του biorxiv.org χρησιμοποιούν διαφορετικά μοντέλα για να προσπαθήσουν να κατανοήσουν αυτό το απρόβλεπτο, τουλάχιστον στο απλούστερό του επίπεδο.

Η ομάδα Cornell χρησιμοποίησε ένα βασικό μαθηματικό μοντέλο για να χαρτογραφήσει πώς θα εμφανιστεί η εξελικτική αντίσταση σε μια γονιδιακή μονάδα αντικατάστασης. Επικεντρώνεται στο πώς το DNA αυτοθεραπεύεται αφού το CRISPR το σπάσει (η γονιδιακή κίνηση ωθεί ένα κατασκεύασμα CRISPR σε κάθε νέο οργανισμό, ώστε να μπορεί να κόψει, να αντιγράψει και να επικολλήσει ξανά τον εαυτό του). Το DNA επιδιορθώνεται αυτόματα μετά από ένα διάλειμμα. Το πώς ακριβώς το κάνει αυτό καθορίζεται τυχαία. Μια επιλογή ονομάζεται μη ομόλογη ένωση άκρων, κατά την οποία τα δύο άκρα που έσπασαν ράβονται ξανά μεταξύ τους με τυχαίο τρόπο. Το αποτέλεσμα είναι παρόμοιο με αυτό που θα έπαιρνα αν έπαιρνες μια πρόταση, διαγράψεις μια φράση και μετά την αντικαθιστούσες με ένα αυθαίρετο σύνολο λέξεων από το λεξικό — μπορεί να έχεις ακόμα μια πρόταση, αλλά μάλλον δεν θα είχε νόημα. Η δεύτερη επιλογή είναι η επισκευή κατευθυνόμενη από ομολογία, η οποία χρησιμοποιεί ένα γενετικό πρότυπο για να θεραπεύσει το σπασμένο DNA. Αυτό είναι σαν να διαγράφετε μια φράση από μια πρόταση, αλλά στη συνέχεια να αντιγράφετε μια γνωστή φράση ως αντικατάσταση — μια που γνωρίζετε ότι ταιριάζει στο πλαίσιο.

Η μη ομόλογη τελική ένωση είναι μια συνταγή αντίστασης. Επειδή το σύστημα CRISPR έχει σχεδιαστεί για να εντοπίζει ένα συγκεκριμένο τμήμα DNA, δεν θα αναγνωρίσει ένα τμήμα που έχει το ισοδύναμο μιας παράλογης λέξης στη μέση. Η γονιδιακή κίνηση δεν θα εισέλθει στο DNA και δεν θα περάσει στην επόμενη γενιά. Με την επιδιόρθωση κατευθυνόμενη από ομολογία, το πρότυπο θα μπορούσε να περιλαμβάνει τη μονάδα γονιδίου, διασφαλίζοντας ότι θα συνεχιστεί.

Το μοντέλο Cornell δοκίμασε και τα δύο σενάρια. «Αυτό που βρήκαμε ήταν ότι όντως εξαρτάται από δύο πράγματα:το μη ομόλογο ποσοστό τελικής ένωσης και το μέγεθος του πληθυσμού», δήλωσε ο Robert Unckless, ένας εξελικτικός γενετιστής στο Πανεπιστήμιο του Κάνσας που συνέγραψε την εργασία ως μεταδιδακτορικός ερευνητής στο Cornell. «Εάν δεν μπορείτε να ελέγξετε τη μη ομόλογη σύνδεση, η αντίσταση είναι αναπόφευκτη. Αλλά η αντίσταση μπορεί να πάρει λίγο χρόνο για να εξαπλωθεί, πράγμα που σημαίνει ότι μπορεί να μπορέσετε να επιτύχετε όποιον στόχο θέλετε να πετύχετε». Για παράδειγμα, εάν ο στόχος είναι να δημιουργηθεί μια φούσκα από κουνούπια ανθεκτικά στις ασθένειες γύρω από μια πόλη, η γονιδιακή μονάδα μπορεί να κάνει τη δουλειά της πριν ξεκινήσει η αντίσταση.

Η ομάδα από το Χάρβαρντ και το MIT εξέτασε επίσης τη μη ομόλογη σύνδεση στο τέλος, αλλά το πήγε ένα βήμα παραπέρα προτείνοντας έναν τρόπο να το αντιμετωπίσει:σχεδιάζοντας μια μονάδα γονιδίου που στοχεύει πολλαπλές τοποθεσίες στο ίδιο γονίδιο. «Αν κάποιος από αυτούς κοπεί στις τοποθεσίες του, τότε θα είναι εντάξει – η γονιδιακή μονάδα θα αντιγραφεί», είπε ο Τσάρλεστον Νόμπλ, διδακτορικός φοιτητής στο Χάρβαρντ και ο πρώτος συγγραφέας της εργασίας. "Έχετε πολλές πιθανότητες να λειτουργήσει."

Η γονιδιακή κίνηση θα μπορούσε επίσης να στοχεύσει ένα βασικό γονίδιο, είπε ο Noble - ένα που ο οργανισμός δεν έχει την πολυτέλεια να χάσει. Ο οργανισμός μπορεί να θέλει να διώξει τη γονιδιακή ώθηση, αλλά όχι με το κόστος της αλλαγής ενός γονιδίου που είναι απαραίτητο για τη ζωή.

Η τρίτη δημοσίευση biorxiv.org, από την ομάδα του UT Austin, ακολούθησε μια διαφορετική προσέγγιση. Εξέτασε πώς θα μπορούσε να προκύψει αντίσταση σε επίπεδο πληθυσμού μέσω της συμπεριφοράς και όχι εντός της αλληλουχίας στόχου του DNA. Ο πληθυσμός-στόχος θα μπορούσε απλώς να σταματήσει να αναπαράγεται με τα τροποποιημένα άτομα, για παράδειγμα, σταματώντας έτσι τη γονιδιακή κίνηση.

«Τα μαθηματικά καταδεικνύουν ότι εάν ένας πληθυσμός είναι αμιγής, τουλάχιστον σε κάποιο βαθμό, η γονιδιακή κίνηση δεν πρόκειται να λειτουργήσει τόσο καλά όσο σε έναν τυχαίο πληθυσμό», δήλωσε ο Τζέιμς Μπουλ, συγγραφέας της εργασίας και εξελικτικός βιολόγος. στο Ώστιν. «Δεν είναι μόνο η εξέλιξη της ακολουθίας. Θα μπορούσαν να συμβαίνουν όλα τα είδη των πραγμάτων εδώ, με τα οποία οι πληθυσμοί μπλοκάρουν [γονιδιακές μονάδες]», πρόσθεσε ο Bull. "Υποψιάζομαι ότι αυτή είναι η κορυφή του παγόβουνου."

Η αντίσταση περιορίζεται μόνο από τα όρια της εξελικτικής δημιουργικότητας. Θα μπορούσε να αναδυθεί από οποιοδήποτε σημείο κατά μήκος του γονιδιώματος του οργανισμού-στόχου. Και επεκτείνεται και στο περιβάλλον περιβάλλον. Για παράδειγμα, εάν ένα κουνούπι έχει κατασκευαστεί για να αντέχει στην ελονοσία, το ίδιο το παράσιτο μπορεί να γίνει ανθεκτικό και να μεταλλαχθεί σε μια νέα μολυσματική μορφή, είπε ο Noble.

Δεν είναι σφάλμα, αλλά χαρακτηριστικό;

Εάν ο σκοπός μιας γονιδιακής κίνησης είναι να προωθήσει ένα επιθυμητό χαρακτηριστικό μέσα από έναν πληθυσμό, τότε η αντίσταση φαίνεται να είναι κακό. Εάν, για παράδειγμα, μια μονάδα δίσκου σταματήσει να λειτουργεί προτού ένας ολόκληρος πληθυσμός κουνουπιών είναι ανθεκτικός στην ελονοσία, για παράδειγμα, τότε η ασθένεια θα εξαπλωθεί ακόμα. Αλλά στη συνάντηση του Cold Spring Harbor Laboratory, ο Messer πρότεινε το αντίθετο:«Ας αγκαλιάσουμε την αντίσταση. Θα μπορούσε να προσφέρει έναν πολύτιμο μηχανισμό ελέγχου ασφάλειας». Είναι πιθανό η κίνηση να κινηθεί αρκετά μακριά ώστε να σταματήσει μια ασθένεια σε μια συγκεκριμένη περιοχή, αλλά στη συνέχεια να σταματήσει προτού εξαπλωθεί σε όλα τα κουνούπια παγκοσμίως, φέρνοντας μαζί της μια άγνωστη πιθανότητα απρόβλεπτης περιβαλλοντικής καταστροφής.

Δεν είναι όλοι πεπεισμένοι ότι αυτή η αισιόδοξη άποψη είναι δικαιολογημένη. «Είναι μια ψεύτικη ασφάλεια», είπε ο Ethan Bier, γενετιστής στο Πανεπιστήμιο της Καλιφόρνια στο Σαν Ντιέγκο. Είπε ότι παρόλο που μια τέτοια στρατηγική είναι σημαντικό να μελετηθεί, ανησυχεί ότι οι ερευνητές θα εξαπατηθούν και πιστεύουν ότι οι μορφές αντίστασης προσφέρουν «περισσότερο αποθεματικό και δίχτυ ασφαλείας από ό,τι κάνουν».

Και ενώ τα μαθηματικά μοντέλα είναι χρήσιμα, οι ερευνητές τονίζουν ότι τα μοντέλα δεν μπορούν να αντικαταστήσουν τον πραγματικό πειραματισμό. Τα οικολογικά συστήματα είναι πολύ περίπλοκα. «Δεν έχουμε συστήματα μηχανικής εμπειρίας που πρόκειται να εξελιχθούν εκτός του ελέγχου μας. Δεν το έχουμε ξανακάνει αυτό», είπε ο Έσβελτ. «Γι’ αυτό, πολλές από αυτές τις μελέτες μοντελοποίησης είναι σημαντικές — μπορούν να μας δώσουν μια λαβή για το τι θα μπορούσε συμβεί. Αλλά διστάζω επίσης να βασιστώ στη μοντελοποίηση και στην προσπάθεια να προβλέψω εκ των προτέρων πότε τα συστήματα είναι τόσο περίπλοκα."

Ο Messer ελπίζει να βάλει τη θεωρητική του εργασία σε ένα πραγματικό περιβάλλον, τουλάχιστον στο εργαστήριο. Αυτήν τη στιγμή διευθύνει ένα πείραμα γονιδιακής κίνησης στο Cornell που παρακολουθεί πολλαπλά κλουβιά με περίπου 5.000 μύγες φρούτων το καθένα - περισσότερα ζώα από ό,τι έχουν χρησιμοποιήσει προηγούμενες μελέτες για την έρευνα αντίστασης γονιδίων. Η γονιδιακή κίνηση έχει σχεδιαστεί για να διανέμει μια φθορίζουσα πρωτεΐνη στον πληθυσμό. Οι πρωτεΐνες θα ανάψουν κόκκινες κάτω από ένα ειδικό φως, μια οπτική ένδειξη που δείχνει πόσο μακριά φτάνει η κίνηση πριν την εξαλείψει η αντίσταση.

Άλλοι εργάζονται επίσης σε πειράματα αντίστασης:ο Esvelt και η Catteruccia, για παράδειγμα, συνεργάζονται με τον George Church, γενετιστή στην Ιατρική Σχολή του Χάρβαρντ, για να αναπτύξουν μια γονιδιακή κίνηση στα κουνούπια που λένε ότι θα έχουν ανοσία στην αντίσταση. Σκοπεύουν να εισαγάγουν πολλαπλές μονάδες δίσκου στο ίδιο γονίδιο — τη στρατηγική που προτείνεται από το έγγραφο Harvard/MIT.

Τέτοια πειράματα πιθανότατα θα καθοδηγήσουν την επόμενη γενιά μοντέλων υπολογιστών, για να βοηθήσουν στην προσαρμογή τους με μεγαλύτερη ακρίβεια σε έναν μεγάλο άγριο πληθυσμό.

«Πιστεύω ότι ήταν ενδιαφέρον γιατί υπάρχει αυτό το είδος πηγαινοερχόμενου μεταξύ θεωρίας και εμπειρικής εργασίας», είπε ο Unckless. «Είμαστε ακόμα στις πρώτες μέρες του, αλλά ελπίζουμε ότι θα αξίζει τον κόπο και για τις δύο πλευρές και θα λάβουμε κάποιες ενημερωμένες και ηθικά σωστές αποφάσεις σχετικά με το τι πρέπει να κάνουμε.»