Naukowcy używają narzędzia do edycji genów CRISPR do manipulowania zachowaniami mrówek
To zdjęcie pokazuje pracowników Ooceraea biroi oznaczonych kolorowymi kropkami do indywidualnego śledzenia zachowań. Źródło: Daniel Kronauer The Rockefeller University
Ta operacja GMO (wykorzystująca technologię CRISPR) stale zmienia linię zarodkową tych mrówek, a konkretnym celem jest zmiana ich zachowań społecznych. Technokraci nie biorą pod uwagę etyki ani niekorzystnych rezultatów, które z pewnością wystąpią. ⁃ Edytor TN
Technologia edycji genów o nazwie CRISPR zrewolucjonizowała sposób badania funkcji genów. Do tej pory CRISPR był szeroko stosowany do precyzyjnej modyfikacji organizmów jednokomórkowych i, co ważniejsze, określonych rodzajów komórek w organizmach bardziej złożonych. Teraz dwa niezależne zespoły badaczy informują, że CRISPR został wykorzystany do manipulacji jajami mrówek - co prowadzi do zmian linii zarodkowej, które występują w każdej komórce dorosłych zwierząt w całej kolonii mrówek. Artykuły pojawiają się w sierpniu 10 w Komórka.
„Te badania są dowodem na to, że można uprawiać genetykę u mrówek” - mówi Daniel Kronauer, adiunkt na Uniwersytecie Rockefellera i główny autor jednego z badań. „Jeśli interesuje Cię badanie zachowań społecznych i ich podstaw genetycznych, mrówki są dobrym systemem. Teraz możemy wyeliminować każdy gen, który naszym zdaniem wpłynie na zachowanie społeczne i zobaczyć jego skutki ”.
Ponieważ żyją w koloniach, które funkcjonują jak superorganizmy, mrówki są również cennym modelem do badania złożonych układów biologicznych. Ale kolonie mrówek były trudne do hodowania i studiowania w laboratorium ze względu na złożoność ich cykli życiowych.
Zespoły znalazły sposób obejścia tego problemu przy użyciu dwóch różnych gatunków mrówek. Zespół Rockefellera zatrudnił gatunek zwany klonalnymi mrówkami raider (Ooceraea biroi), w którym brakuje królowych w ich rodzinach. Zamiast tego pojedyncze niezapłodnione jaja rozwijają się jako klony, tworząc dużą liczbę mrówek genetycznie identycznych w wyniku partogenezy. „Oznacza to, że używając CRISPR do modyfikacji pojedynczych jaj, możemy szybko wyhodować kolonie zawierające mutację genu, którą chcemy zbadać” - mówi Kronauer.
Drugi zespół to współpraca między badaczami z New York University i NYU School of Medicine, Arizona State University, Perelman School of Medicine na University of Pennsylvania i Vanderbilt University. , używane indyjskie skaczące mrówki (Harpegnathos saltator). „Wybraliśmy ten gatunek, ponieważ mają one szczególną cechę, która ułatwia przekształcanie robotnic w królowe” - mówi Claude Desplan, srebrny profesor na Uniwersytecie Nowojorskim i jeden ze starszych autorów drugiego badania. Jeśli królowa umrze, młode mrówki robotnice zaczną walczyć o dominację. W końcu jeden z nich staje się „pseudo-koenem” - zwanym również gamergatem - i może składać jaja.
„W laboratorium możemy wstrzyknąć zarodek dowolnego pracownika, aby zmienić jego genetykę” - mówi Desplan. „Następnie zamieniamy pracownika w pseudokoszę, która może składać jaja, rozmnażać nowe geny i rozmnażać nową kolonię”.
Desplan, współautor publikacji Danny Reinberg, badacz Instytutu Medycznego Howarda Hughesa w NYU Langone i Shelley Berger, profesor Uniwersytetu Daniela S. Ocha na wydziałach biologii komórkowej i rozwojowej oraz biologii w Penn, rozpoczęli badania tych mrówek kilka lat temu jako sposób na poznanie epigenetyki, która odnosi się raczej do zmian w ekspresji genów niż do zmian w samym kodzie genetycznym. „Królowe i mrówki robotnice są genetycznie identyczne, zasadniczo są siostrami bliźniaczkami, ale rozwijają się bardzo różnie” - mówi Desplan. „To czyni je dobrym systemem do badania epigenetycznej kontroli rozwoju”.
Gen, który oba zespoły badawcze wybiły za pomocą CRISPR, nazywa się orco (koreceptor receptora węchowego). Mrówki mają 350 genów receptorów węchowych, a jest to zaporowo duża liczba, którą trzeba zarządzać indywidualnie. Jednak ze względu na wyjątkową biologię działania receptorów - w tym przypadku wielki łut szczęścia - badacze byli w stanie zablokować funkcję wszystkich 350 za pomocą jednego nokautu. „Każdy z tych receptorów musi współpracować z koreceptorem Orco, aby był skuteczny” - mówi Waring Trible, student w laboratorium Kronauera i pierwszy autor badania Rockefellera. Po usunięciu genu mrówki zostały skutecznie ślepy na sygnały feromonów, których normalnie używają do komunikacji. Bez tych chemicznych wskazówek stają się aspołeczni, wychodząc z gniazda i nie udając się na poszukiwanie pożywienia.
wpDiscuz