În urmă cu mai bine de un deceniu, o echipă de cercetători a utilizat pentru prima dată editarea genomului CRISPR pentru a obține o evoluție accelerată. O variantă genetică a fost răspândită într-o populație de gândaci de oțet crescuți în laborator, de mai multe ori, mai repede decât ar fi făcut-o în natură sau în reproducerea convențională. Unitățile genetice bazate pe CRISPR au fost apoi testate la țânțari, și ulterior la șoareci, dar tehnologia a fost întâmpinată cu controverse. Susținătorii acesteia o văd ca pe o modalitate de prevenire a bolilor transmise de insecte, de eradicare a șobolanilor și a altor specii invazive și chiar de prevenire a extincției speciilor pe cale de dispariție, în timp ce alții o consideră o amenințare. Cu toate acestea, un grup organisme mari a fost până acum omis din manipulările genetice: plantele.

Recent, două grupuri de cercetători au făcut în mod independent progrese importante în domeniu: au transformat o buruiană pentru a transmite până la 99% din "încărcătura" genetică dorită urmașilor săi. Publicate în Nature Plants, cele două studii au descris că unitatea genetică sintetică include așa-numitele elemente toxină-antidotă. Acestea pot avea potențialul de a controla buruienile care au dezvoltat rezistență la o serie de erbicide. Gene Drive poate modifica speciile de buruieni astfel încât acestea să fie mai puțin deranjante pentru culturi, dar să poată oferi hrană și habitat pentru polenizatori și alte animale sălbatice.

În natură, manipularea genetică - încălcarea regulilor normale ale eredității - este rară. În mod normal, fiecare alelă a unei gene este moștenită cu aceeași probabilitate. Cu toate acestea, unele așa-numite secvențe ADN egoiste au dezvoltat modalități de a fi moștenite mai frecvent decât alte alele și devin mai frecvente în populații, chiar dacă nu cresc neapărat rata de succes a organismelor.

Multe dintre cele mai recente manipulări artificiale ale genelor se bazează pe CRISPR, care poate îmbunătăți în mod dramatic ereditatea unei secvențe ADN. Acestea constau în ADN modificat a genomului, plus o genă inserată, care este inserată într-una dintre cele două copii ale cromozomului pe care organismul le moștenește de la părinții săi. În timpul reproducerii, secvența este duplicată cu restul cromozomului, ca orice genă naturală. Dar editorul de genom inserează apoi secvența în celălalt cromozom. Astfel, șansa de moștenire la următoarea generație nu mai este decisă de factori aleatoare, ci devine aproape sigură.

Cu toate acestea, plantele pot împiedica astfel de transferuri de gene prin CRISPR prin mecanismele lor de reparare a ADN-ului. Cercetătorii au reușit însă să ocolească acest lucru cu un truc inteligent care dezactivează gameții care nu poartă varianta genei originale. Pentru a demonstra succesul metodei, semințele purtătoare ale secvenței dorite au fost marcate cu roșu. Planta a produs 97-99% semințe roșii, iar schimbarea a rămas stabilă în cele cinci generații testate. În cazul unui alt grup de cercetători, markerul roșu a apărut în 88-99% din semințe pe parcursul a două generații, ceea ce înseamnă că a fost la fel de eficient în răspândirea variantei genetice dorite.

Soluția poate oferi noi modalități de combatere a buruienilor care au dezvoltat rezistență la mai multe erbicide. Să luăm, de exemplu, iarba porcină, care poate suprima culturi precum soia, și poate provoca alergii la oameni. Echipele de cercetare au calculat că noua unitate genetică ar putea satura orice populație de plante cu o variantă genetică care induce sterilitatea completă în 10 până la 30 de generații. Sau ar putea răspândi o alelă care ar face buruiana mai prietenoasă, fără a o ucide, de exemplu prin eliminarea efectului său alergen sau prin limitarea dimensiunii plantei.