Le tecnologie più potenti sono armi a doppio taglio. Le automobili sono un mezzo di trasporto migliore rispetto ai cavalli, ma uccidono più di tremila persone al giorno e sono una delle principali fonti d’inquinamento.

Ora è in arrivo un’altra tecnologia a doppio taglio, dalle implicazioni particolarmente insidiose. La tecnica del cosiddetto gene drive può provocare la mutazione artificiale di un’intera specie con incredibile velocità, il che significa che sarebbe possibile, per esempio, rendere le zanzare immuni al parassita della malaria che trasmettono agli esseri umani. Oppure si potrebbe semplicemente sterminare quel tipo di zanzara, ma molti uccelli e pipistrelli morirebbero di fame.

L’idea del gene drive è stata suggerita dodici anni fa da Austin Burt, genetista evoluzionista dell’Imperial college di Londra. Ad attirare la sua attenzione fu lo spontaneo riproporsi di alcuni geni “egoisti”, noti come geni di endonucleasi d’inserimento (homing endonuclease genes), in grado di passare alla generazione successiva più spesso di quanto non accada di solito, cioè in solo la metà dei casi.

Burt suggerì che fosse possibile usare quei geni per costruire un gene drive in grado di diffondere una qualità desiderabile (come l’immunità alla malaria) in un’intera popolazione in un tempo relativamente breve. Ma nel 2003 la manipolazione dei geni era ancora un’attività complicata, lenta e inaffidabile.

A Burt e ai suoi colleghi sono occorsi altri otto anni per creare un’endonucleasi di inserimento in grado di individuare e sostituire un gene nelle zanzare. Altri scienziati stavano lavorando alla creazione di sistemi proteici artificiali in grado di svolgere lo stesso compito, ma si trattava di un lavoro difficile e lungo. Poi sono arrivati i Crispr.

La sigla Crispr (clustered regularly interspaced short palindromic repeats, brevi ripetizioni palindrome regolarmente interspaziate) indica dei frammenti di dna virale presenti nei genomi dei batteri. Con l’aiuto di un enzima chiamato Cas9, questi Crispr proteggono i batteri dagli attacchi di virus ostili. Nel 2012 i ricercatori sono riusciti a trasformare questo sistema Crispr/Cas9 in uno strumento di modificazione genetica.

I Crispr/Cas9 hanno trasformato il mondo dell’ingegneria genetica, rendendola veloce, precisa ed economica. Permette ai ricercatori di tagliare e incollare praticamente qualsiasi gene di qualsiasi organismo, e si è diffuso a macchia d’olio nei laboratori di biologia di tutto il mondo.

Stufi dei rospi che infestano i campi

Quasi subito Kenin Esvelt dell’università di Harvard si è accorto che i Crispr sono sostanzialmente un‘“endonucleasi d’inserimento”. Lo scorso luglio ha proposto di trasformarli in un gene drive e ha elencato alcune delle possibilità che aprono.

Secondo Esvelt la tecnica potrebbe “prevenire la diffusione di malattie, aiutare l’agricoltura eliminando la resistenza ai pesticidi e agli erbicidi negli insetti e nelle erbacce, e controllare le specie invasive dannose”. Stufi dei rospi delle canne che infestano i campi coltivati australiani? Modificateli in modo che la loro pelle non sia più velenosa per i predatori, e vedrete che il problema sparirà.

“Fin dagli anni settanta siamo stati in grado di modificare geneticamente i singoli organismi”, spiega Burt. “Con il gene drive, potremmo modificare la genetica di vaste popolazioni”. E in meno di un anno i progressi sono stati clamorosi.

Lo scorso gennaio il laboratorio di Esvelt ha creato un gene drive nel lievito. A marzo i biologi Valentino Ganz ed Ethan Bier dell’università della California a San Diego hanno riferito su Science di aver creato un gene drive nei moscerini della frutta. Hanno introdotto un carattere del colore giallo nelle femmine, accoppiandole con dei maschi normali, e tra il 95 e il 100 per cento dei moscerini sono nati gialli.

In seguito hanno cominciato a collaborare con Anthony James, un biologo molecolare dell’università della California a Irvine, che ha lavorato per trent’anni sulla modificazione genetica delle zanzare che trasmettono la malaria. Usando i Crispr/Cas90 tra un anno l’équipe sarà in grado di ottenere delle zanzare non portatrici di malaria che potranno essere liberate nella natura. Ma non lo faranno.

L’équipe di James non ha alcuna intenzione di farlo finché non esisteranno regole chiare e condivise su questo genere di cose. Sono ben consapevoli dei rischi legati a effetti collaterali imprevisti: “Non faremo stupidaggini”, sostiene James.

Conseguenze indesiderate

Una delle precauzioni usate da James è stata lavorare con una varietà indiana di zanzara in modo che, se qualche esemplare dovesse evadere dal suo laboratorio, non troverebbe nessuno con cui accoppiarsi. Con lo stesso spirito, quando Esvelt ha creato un gene drive per una varietà di lievito si è subito preoccupato di crearne un altro che potesse annullarne gli effetti. Se le cose andassero male il secondo potrebbe essere liberato e si diffonderebbe con la stessa velocità.

Come ha dichiarato Esvelt, “la possibilità di conseguenze ecologiche indesiderate e la quasi certezza di diffusione oltre i confini politici di un paese impone un’attenta valutazione di ogni potenziale utilizzo”. E non c’è dubbio che sia così.

Si tratta di una tecnologia capace di mutare totalmente, e molto velocemente, i caratteri di una specie selvatica (o di sterminarla) qualora anche un solo esemplare geneticamente modificato in laboratorio dovesse per errore fuggire e riprodursi, poiché la mutazione si diffonde in tutti i suoi discendenti, nei discendenti di questi ultimi, e così via all’infinito.

E naturalmente c’è anche la possibilità che dei malintenzionati prendano dei comuni e innocui insetti e li rendano letali per gli esseri umani. Una simile tecnologia dovrà quindi essere maneggiata con grandissima cura.

(Traduzione di Federico Ferrone)