Poluição genética

A expressão " poluição genética  " (ou poluição taxonômica ), designa o fenômeno de introdução (voluntária ou acidental) de genes modificados ou estranhos a uma espécie ou variedade em outra variedade ou em uma população selvagem por transmissão vertical , ou transferência horizontal . Pode afetar todas as espécies ( fauna , flora , fungos , micróbios, etc.).

Nesse contexto, também falamos em “presença acidental” e “fluxo gênico” das cultivares para o meio ambiente ou para outras espécies cultivadas.

Novas ferramentas de biologia molecular permitem detectar e medir melhor a poluição genética, por meio do monitoramento de marcadores genéticos . Os modelos devem compreender melhor os riscos.

Repercussões

A poluição genética pode afetar uma espécie no nível de sua metapopulação ou subpopulações, possivelmente a ponto de fazê-la desaparecer ou reduzir suas capacidades adaptativas.

Seus efeitos (incluindo risco de desajuste ou invasividade , às vezes muito difíceis de prever) podem aparecer apenas muito lenta e insidiosamente quando o gene introduzido se espalha lentamente em uma população e depois que um fator contextual o favoreceu pelo menos temporariamente, em detrimento do gene que ele substitui. Ou o gene introduzido pode rapidamente se tornar dominante no caso de animais substituindo outros ( cochonglier ), ou no caso da introdução de plantas ou árvores que se hibridizam facilmente com espécies locais massivamente introduzidas em campos e florestas (por meio desta comparação, vemos quanto o gafanhoto ou a cereja tardia ( Prunus serotina Ehrh) ocupou facilmente um lugar crescente no ecossistema florestal após sua introdução, ou como os pinheiros de Aleppo introduzidos na França, finalmente morreram por causa da geada de 1985 contra a qual eles não estavam geneticamente armados, enquanto este registro frio era apenas do tipo “dez anos” ). Os híbridos são geralmente muito menos fáceis de distinguir, o que torna o estudo dos efeitos ecológicos da poluição genética difícil de avaliar, especialmente porque também pode tornar "posteriormente difícil ou impossível o estudo da história. ( Filogeografia ), adaptações e evolução das populações receptoras . Para os biólogos evolucionistas, eles equivalem à destruição de seu objeto de estudo ”, observou A. Dubois em 2008.

Algumas campanhas introdutórias enviam ao público uma mensagem otimista, mas irreal (a de que a destruição do meio ambiente causada pelas atividades humanas seria reversível a baixo custo). Assim, em particular, espécies raras de árvores ou outras plantas têm sido comumente introduzidas em muitos países através de jardins públicos, jardins botânicos, jardins privados ou plantações florestais. Em seguida, foi freqüentemente demonstrado que eles se cruzavam com outras espécies estreitamente relacionadas, tornando-se, assim, uma fonte de poluição genética.

História

Essa noção é relativamente recente.

Na segunda parte do XIX °  século, as leis de Mendel descrever as principais regras da hereditariedade . Fazem com que naturalistas, mas também criadores e criadores , entendam que os cruzamentos e hibridações dirigidos tornam possível selecionar certas características dos indivíduos dentro de uma espécie. Os criadores, então, criam milhares de novas linhas e variedades, sem se preocupar com os possíveis efeitos adversos da difusão dos caracteres que selecionaram.
Cerca de um século depois (início dos anos 1950 ), a descoberta do DNA e, em seguida, do DNA mitocondrial esclareceu os mecanismos biomoleculares envolvidos.
Então, geneticistas, médicos e ecologistas confirmaram a importância da diversidade genética, especialmente para a 'adaptação de indivíduos e espécies às mudanças em seu ambiente , e para resiliência ecológica . Geneticistas e ecologistas estão gradualmente confirmando a vulnerabilidade de certas heranças genéticas de uma linhagem, de uma espécie, de espécies simbiontes e de comunidades vivas e dos Vivos como um todo.

Ao mesmo tempo, as formas dominantes de agricultura, silvicultura e pecuária estavam se tornando cada vez mais intensivas, causando perdas significativas da diversidade genética selvagem. Hibridizações artificiais e introduções humanas de espécies e genes de uma região para outra, de um país para outro (mesmo de uma espécie para outra com a invenção da transgênese ) foram sempre mais numerosas e rápidas.

Questões de homogeneização genética e poluição genética tornam-se então objetos de estudo ou mesmo uma preocupação em campos como biologia populacional e genética populacional , e para aqueles que estudam as questões de autoctonia ou naturalidade . A poluição genética é um dos fatores de perda de naturalidade e deriva dos sistemas agrícolas, florestais, pecuários, caça e pesca (em relação aos objetivos de bom estado ecológico de restauração, proteção e gestão da biodiversidade promovidos pelas diretivas europeias e cimeiras internacionais) .
Enquanto os antibióticos e pesticidas perdem sua eficácia e surgem doenças emergentes ou reemergentes, a poluição genética também é de interesse para epidemiologistas e ecoepidemiologistas .
Em outro campo, é do interesse de quem está envolvido com engenharia ecológica e / ou trabalha em programas de proteção ou reintrodução de espécies ameaçadas de extinção;

A poluição genética é induzida principalmente por “cruzamentos” ( introgressões , hibridizações, etc.) de populações selvagens com linhagens exóticas ou domesticadas. Eles podem ser causados ​​pelo homem ou ser acidentalmente facilitados por ele. Embora os códigos de boas práticas para a introdução de organismos marinhos ou espécies terrestres com controles de fronteira tenham se tornado mais rigorosos (onde é relativamente fácil, ou seja, em ilhas, e muitas vezes por razões de saúde, em vez de herança genética (no Reino Unido ou Austrália, por exemplo ), as espécies cultivadas (incluindo árvores) estão sujeitas a seleções e manipulações cada vez mais extensas. A economia global e o comércio contribuem para acelerar o processo de poluição genética.

Embora os OGMs e a introdução de espécies exóticas (na floresta, por exemplo, por motivos de adaptação às mudanças climáticas ou para o cultivo de espécies de interesse para a indústria) levantem sérias preocupações sobre os riscos de poluição genética, surge a ideia de risco ( gene terminator para OGM , repovoamento racional (em peixes) ou mesmo o conceito de “Transferência Racional em Espécies Introduzidas” (TREC) na floresta.

Tipos de poluição genética

A natureza e a extensão dos fenômenos de poluição genética variam de acordo com as espécies em questão e as condições ambientais, com, por exemplo:

• No setor pesqueiro ; surgem problemas de homogeneização genética e de introdução de genomas ou de elementos de genomas mais ou menos exóticos e / ou inadequados para a vida selvagem. As duas principais fontes de disseminação destes genes no ambiente são o repovoamento , bem como as explorações piscícolas em fuga e, em particular, as explorações de salmão em gaiolas das quais os peixes de criação que escaparam para a natureza podem cruzar-se com estirpes selvagens.
• Na apicultura setor , o mesmo problema surge com a introdução crônica (e talvez já às vezes muito velha) de raças de abelhas não locais ou mesmo francamente exóticas e transferências frequentes de rainhas de um país para outro. Desde a criação, para melhorar a produtividade de colmeias de abelhas , em detrimento da diversidade genética natural e adaptação por seleção natural da abelha ao seu ambiente.
• Os criadores de moluscos bivalves estão preocupados com a seleção e as introduções. Graves problemas são identificados para ostras selvagens (ostra cujas populações relíquia continuar a evoluir e diferenciar ao longo da costa europeia, mas com introgression relacionadas com muitas transferências realizadas ao longo do XX °  século e competir por 'espaço colonizado por criadores de ostras que faz com que a população selvagem de diminuir, com um número de reprodutores eficazes disponíveis tão baixo que provavelmente contribui para o agravamento da endogamia e / ou a possibilidade de novas introgressões de genes exóticos em populações selvagens, em detrimento das prováveis ​​necessidades de genes selvagens e diversificados que serão induzidos pelo mudanças globais que parecem estar se acelerando ( elevação dos mares , acidificação dos oceanos , aquecimento , doenças emergentes , etc.) que afetarão as populações selvagens de O. edulis e Muitos criadores cultivaram e disseminaram linhagens exóticas introduzindo i Novos micróbios e parasitas que se espalham melhor à medida que encontram menos resistência devido à perda de variabilidade e diversidade genética em populações selvagens e cultivadas.
  Em mexilhões, algumas introgressões de alelos edulis foram observadas nas populações de M. galloprovincialis no Mediterrâneo, não consistentes com as áreas populacionais atuais, sugerindo que houve movimentos populacionais antigos (migrações via cascos de navios? Ou ligadas a eventos glaciais anteriores?). Nesse tipo de caso, a introgressão é a priori adaptativa, explicada por um gene que desempenha um papel importante na imunidade (que codifica um peptídeo antimicrobiano, Mytilin B).
• No campo da caça , na França e na Europa, problemas semelhantes surgem com a introdução (todos os anos durante várias décadas) de milhões de aves ( patos , faisões , perdizes principalmente de fazendas) na natureza para a caça recreativa . Foi demonstrado que esta  população de “ repovoamento ” ou destinada a “  apoiar ” populações de caça enfraquecidas é “uma via importante de homogeneização genética” . No entanto, a perda da diversidade genética contribui para a erosão da biodiversidade e para a redução da capacidade adaptativa das espécies a doenças e mudanças em seu ambiente. O “jogo de reabastecimento” geralmente é produzido a partir de ovos chocados em incubadoras. Esses ovos vêm de linhagens de um pequeno número de pais. Além disso, o animal introduzido no ambiente natural foi beneficiado durante seu crescimento por uma dieta artificial e foi criado com tratamentos veterinários. Mantido longe de seus predadores, ele não sofreu seleção natural e, portanto, é introduzido na natureza com possíveis defeitos genéticos.
  - Assim, a perdiz vermelha Alectoris rufa ( Phasianidae ) nativa do sudoeste da Europa é caçada e classificada como caça sedentária na França. É muito "procurado" pelos caçadores franceses (e outros países). Apesar de quotas e mais curtos períodos de caça e, desde 1986 "planos de gestão de caça" aprovados por iniciativa dos GICs, este pássaro permanece em declínio (ou tenha localmente já desapareceu) de uma grande parte da sua área de distribuição natural.  ; Na França, o ONCFS “desde 1900 (…) observou um declínio geográfico da espécie ao mesmo tempo que uma diminuição constante do número nos departamentos onde era mais abundante. A perdiz vermelha está ameaçada de extinção (menos de 1 par / 100 hectares ) em 99 regiões agrícolas em um terço de sua área; em todos os outros lugares, as populações estão diminuindo. A colheita média foi de 11,5 perdizes / km² em 1974 - 1980 , apenas 1/3 da colheita na década 1960 - 1970 . Hoje, a população de perdizes vermelhas na França é estimada em 300.000 pares de nidificação na primavera ”, contra vários milhões anteriormente. Embora considerada uma "espécie vulnerável" pelo ONCFS, esta perdiz continua a ser amplamente caçada (1.166.000 perdizes mortas na França durante a temporada de caça de 1983-84) e 1.732.000 quatro anos depois (temporada de 1998. 1999). Para atender à demanda dos caçadores, suas populações naturais foram, portanto, por várias décadas, constantemente "  suplementadas  " com "estoques comerciais de espécimes criados em cativeiro" . Em França e em muitos países, a sua reprodução e libertação na natureza são autorizadas (criação sujeita a autorização administrativa). As largadas são cada vez mais frequentes e atingem um território cada vez mais vasto, “mesmo nas zonas onde não existe naturalmente” . Assim, em 1984, as perdizes foram liberadas em 37 departamentos (todos na área natural da espécie), mas 12 anos depois (em 1998) essas introduções foram feitas em 73 departamentos (o dobro). 400.000 perdizes vermelhas foram lançadas em 1975, contra o dobro (800.000 / ano) uma década depois e 2,5 milhões em 1996 .
  Além disso, por várias décadas, hibridizações foram feitas por criadores (voluntariamente) com a perdiz chukar ( Alectoris chukar nativo da Grécia , Chipre , Oriente Médio e Leste da Ásia . Parte dessas operações é bem documentada e datada por caça, científica ou literatura administrativa, cujo estudo sugeria que estes híbridos tinham sido amplamente distribuídos na Europa.
  De acordo com o ONCFS, “parece óbvio que as amostras refletem mais a abundância de libertações do que o 'estado das populações selvagens' , o que torna difícil estudar sua verdadeira dinâmica populacional . Para detectar possível poluição genética em uma escala europeia, biólogos e gerentes caçadores usaram a biologia molecular para isolar e descrever vários haplótipos do atual genoma da "perdiz vermelha" em perdizes da Bretanha a Creta , Espanha e Itália . preparado para os haplótipos de perdizes vermelhas mortas de 1856 a 1934 e preservadas ( recheadas ) em museus (um haplótipo é um grupo de genes ligados entre si e localizados no mesmo cromossomo; cada haplótipo é normalmente transmitido à descendência sem modificação durante a reprodução sexual ). A comparação mostrou que, em poucas décadas, o patrimônio genético da perdiz vermelha selvagem estava significativamente "poluído" (no espaço e no tempo). O DNA do haplótipo mitocondrial desta espécie sofreu introgressão generalizada de genes da perdiz chukar (apenas para o período moderno correspondendo a operações de "repovoamento" , mas em toda a extensão da espécie onde ocorre. É apenas na Córsega que o DNA mitocondrial de a perdiz vermelha parecia pouco intrograda pela da perdiz prima, mas uma "  amplificação aleatória de DNA polimórfico  " (em oposição a marcadores microssatélites ) mostrou que o DNA da espécie já abrigava genes de híbridos de chukar também.
  Os autores deste estudo sugerem que todos os criadores devem usar "  códigos de barras moleculares  " (rápido e barato) para caracterizar geneticamente suas aves reprodutoras. a fim de reduzir sua contribuição para a poluição genética da espécie. Eles também recomendam a proibição (que deve ser eficaz) em todas as importações de espécies exóticas de "caça" e / ou h ybrides.
  - O mesmo fenômeno foi observado em 2007 para outra espécie de perdiz ( Alectoris graeca ), também vítima de poluição genética decorrente da hibridização com a perdiz chukar.
• No mundo da bacteriologia , esta noção é usada em particular para o estudo dos riscos de transferências (horizontais ou verticais em bactérias ou via bactérias) de novos genes de uma cepa transgênica (OGM) , no contexto de 'estudos e avaliações científicas , e a controvérsia e o debate sobre os organismos geneticamente modificados .
• No campo das agrobiotecnologias , é antiga a modificação de genótipos de espécies domésticas (animais ou vegetais) por cruzamento, bem como a introdução de genes modificados ou de subespécies exóticas na população selvagem de uma região. A transgênese introduz a possibilidade de passar um gene de uma espécie para outra, ou mesmo de um reino para outro, abrindo as portas para novas formas de poluição genética.

Estacas

Eles são de naturezas diferentes:

• Biossegurança  : quanto mais espécies domesticadas são clonadas, selecionadas, geneticamente manipuladas e criadas em condições intensivas, mais graves são os impactos (saúde e em termos de dinâmica populacional ) de indivíduos acidentalmente escapados da agricultura ou deliberadamente liberados para a biodiversidade no por um lado, e possivelmente para a segurança alimentar quando as consequências são, por exemplo, a proliferação de parasitas que se tornaram resistentes à maioria dos pesticidas usados ​​contra eles, tanto em espécies domesticadas como selvagens. Tem sido o caso, por exemplo, desde o final da década de 1990, com os piolhos do salmão para os salmonídeos anfihalinos ( salmão , truta do mar ).
• Existe o risco de um agravamento ainda mais acelerado da erosão geral da biodiversidade, devido a uma menor adaptação da espécie ao seu ambiente e menor resiliência ecológica induzida pela contribuição de alelos estranhos, por exemplo nas abelhas ou na silvicultura de árvores plantadas em grande escala e na forma de clones e híbridos como choupo ou eucalipto, por exemplo. Na Europa, frequentemente observamos em espécies selvagens de pato-real , javali , pombo-correio e codorniz ( Coturnix coturnix ), hibridizações com congêneres domésticos dessas espécies, que são respectivamente o pato doméstico , o porco , o pombo doméstico e a codorna japonesa. . Esses animais de raça doméstica que são introduzidos nas populações silvestres resultam do marronnage ou da soltura denominada "de repovoamento", "de tiro" e "de primavera" para as necessidades da caça. Em peixes, a carpa comum e, mais recentemente, o salmão do Atlântico também podem ser influenciados pelo cruzamento com linhagens modificadas de reprodução.
  Na Ásia, o galo selvagem ( Gallus gallus ) pode se reproduzir com galinhas domésticas e, assim, ver seus caracteres modificados.
• Por outro lado, outro risco é temido; é a possibilidade dos parentes espécies ou perto de espécies transgénicas cultivadas ou criados em campos abertos ou em um possível contacto com espécies selvagens, para produzir por cruzamento ou transferência de genes, novas e sobre- adaptado organismos , por exemplo "erva daninha super-" resistente a um herbicida total e produtor de inseticida Bt, do qual é mais difícil se livrar e que pode eventualmente se tornar invasivo , ou simplesmente que as espécies que integraram um transgene colonizam ambientes naturais com impactos anormais em termos de pressão seletiva (devido à produção de Bt por exemplo), e / ou possivelmente por hibridização com espécies selvagens.
• Espécies introduzidas por humanos apresentam maior risco de se tornarem invasivas e, portanto, de disseminar amplamente seus genes, ao mesmo tempo que apresentam baixa diversidade genética. Eles podem contribuir para a poluição genética cruzando-se com primos selvagens (ou cultivados), se houver algum nos territórios que colonizam;
• Questões jurídicas: os genes patenteados colocam problemas de segurança jurídica no caso de uma “presença fortuita” na produção de um agricultor ou criador que não pagou pelo direito de os dispor. Um agricultor orgânico pode, portanto, perder seu rótulo e ser processado pelo detentor dos direitos. Por outro lado, produtores de genes transgênicos poderiam ser atacados por não terem sido capazes de conter seus transgenes. O problema também surge da persistência de sementes viáveis ​​nos campos após uma colheita transgênica (por exemplo, colza);
• Questões organizacionais para plantações e pecuária. Para as plantas, procuramos fazer modelos preditivos da dispersão dos transgenes via pólen , pelo menos para algumas espécies com fertilização anemófila para as quais a modelagem é mais fácil (por exemplo, colza e milho ou propágulos. Os primeiros resultados convidam a criar e manter procedimentos de isolamento destinados a limitar a dispersão de pólens ou propágulos sob controle, inclusive em florestas para plantios de sementes certificados. Esses riscos ainda levantam questões complexas de avaliação e precaução
• A poluição genética também interfere com a conservação da natureza , a ecologia da restauração em particular, tornando o trabalho em conservatórios genéticos mais difíceis. Ao modificar o transcriptoma (o resultado da expressão gênica) de espécies introgressadas, é na maioria das vezes uma causa de perda de capacidades evolutivas adaptativas para as espécies que são vítimas dela. E nos raros casos em que os genes introduzidos são seletivamente favoráveis ​​aos indivíduos que os carregam, existe o risco de que algumas linhagens dotadas desses genes se tornem rapidamente dominantes em uma população, mais uma vez reduzindo sua diversidade e variabilidade genética.

OGM

A recente industrialização do processo, sua generalização e o caráter mais “comercial” e “patenteado” dos genes utilizados ( resistência a herbicidas, por exemplo) mudaram a situação e os métodos de avaliação de risco; várias partes interessadas, incluindo oponentes dessas técnicas falam de "poluição genética" para descrever a distribuição de caracteres alterados de linhas de laboratório para linhas selvagens ou domesticadas (cultivadas sob o rótulo de agricultura orgânica em particular rótulo que proíbe organismos transgênicos) .

No entanto, a disseminação descontrolada de genes modificados não é o objetivo dos produtores de OGM, pois alguns organismos vegetais são, pelo contrário, concebidos para não produzir sementes férteis, a fim de garantir um mercado cativo de sementes.

Esta difusão é, portanto, de natureza acidental. O medo dos oponentes dos OGM é que eles ponham em perigo as espécies selvagens, suprimam a variabilidade genética ou representem um risco para a saúde.

Meios de combate à poluição genética

Eles primeiro passam por ferramentas para conhecimento e medição da poluição genética. Eles geralmente são derivados da biologia molecular .

Por isso, foi proposto na Espanha em 2001 a erradicação das perdizes híbridas do repovoamento artificial por meio de análises genéticas, o que pelo menos não agravaria a poluição genética do reservatório de perdizes supostas ou ditas perdizes "selvagens".

A herança genética perdida não pode ser reconstituída, mas se o fluxo de genes introduzidos artificialmente cessar, o jogo da seleção natural parece, então, em certos casos, ser capaz de permitir a eliminação de genes que tornam seus portadores inadequados para seu ambiente. Isso requer que os próprios sistemas predador-presa ainda existam. (Muitos grandes predadores desapareceram das áreas mais afetadas pela poluição genética).

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Veja também

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Bibliografia