Ученые используют инструмент редактирования генов CRISPR для манипулирования поведением муравьев
На этой фотографии показаны работники Ooceraea biroi, помеченные цветными точками для индивидуального отслеживания поведения. Кредит: Даниэль Кронауэр Университет Рокфеллера
Эта операция ГМО (с использованием технологии CRISPR) постоянно изменяет зародышевую линию этих муравьев и с конкретной целью изменения их социального поведения. Технократы не считают этику или неблагоприятные результаты, которые обязательно произойдут. ⁃ TN Editor
Технология редактирования генов, названная CRISPR, произвела революцию в изучении функции генов. До сих пор CRISPR широко использовался для точной модификации одноклеточных организмов и, что более важно, специфических типов клеток в более сложных организмах. Теперь две независимые группы исследователей сообщают, что CRISPR использовался для манипулирования яйцами муравья, что приводит к изменениям зародышевой линии, которые происходят в каждой клетке взрослых животных по всей колонии муравьев. Документы появляются в августе 10 в Ячейка.
«Эти исследования являются принципиальным доказательством того, что у муравьев можно заниматься генетикой», - говорит Дэниел Кронауэр, доцент Университета Рокфеллера и старший автор одного из исследований. «Если вы заинтересованы в изучении социального поведения и его генетической основы, муравьи - хорошая система. Теперь мы можем отключить любой ген, который, по нашему мнению, будет влиять на социальное поведение, и увидеть его эффекты ».
Поскольку они живут в колониях, которые функционируют как суперорганизмы, муравьи также являются ценной моделью для изучения сложных биологических систем. Но муравьиные колонии было трудно выращивать и изучать в лаборатории из-за сложности их жизненных циклов.
Команды нашли способ обойти это, используя два разных вида муравьев. Команда Рокфеллера использовала вид, называемый клональными муравьями-рейдерами (Ooceraea biroi), у которого в колониях нет маток. Вместо этого отдельные неоплодотворенные яйца развиваются как клоны, создавая большое количество муравьев, генетически идентичных через партогенез. «Это означает, что, используя CRISPR для модификации отдельных яиц, мы можем быстро вырастить колонии, содержащие мутацию гена, которую мы хотим изучить», - говорит Кронауэр.
Другая команда - результат сотрудничества исследователей из Нью-Йоркского университета и Медицинской школы Нью-Йоркского университета, Университета штата Аризона, Медицинской школы Перельмана при Университете Пенсильвании и Университета Вандербильта. , использовали индийских прыгающих муравьев (Harpegnathos saltator). «Мы выбрали этот вид, потому что у него есть особая особенность, которая позволяет легко превращать рабочих в королев», - говорит Клод Десплан, серебряный профессор Нью-Йоркского университета и один из ведущих авторов второго исследования. Если королева умрет, молодые рабочие муравьи начнут сражаться за господство. В конце концов, одна из них становится «псевдокоролевой» - ее также называют геймерскими воротами - и ей разрешается откладывать яйца.
«В лаборатории мы можем ввести любой рабочий эмбрион, чтобы изменить его генетический состав», - говорит Десплан. «Затем мы превращаем рабочего в псевдокорину, которая может откладывать яйца, размножать новые гены и порождать новую колонию».
Десплан, соавтор исследования Дэнни Рейнберг, исследователь Медицинского института Говарда Хьюза в Нью-Йоркском университете в Лангоне, и Шелли Бергер, профессор Университета Дэниела С. Оча на кафедрах клеточной биологии и биологии развития и биологии в Пенсильвании, начали изучать этих муравьев несколько лет назад. как способ узнать об эпигенетике, которая относится к изменениям в экспрессии генов, а не к изменениям самого генетического кода. «Королевы и рабочие муравьи генетически идентичны, по сути, сестры-близнецы, но они развиваются по-разному», - говорит Десплан. «Это делает их хорошей системой для изучения эпигенетического контроля развития».
Ген, который обе исследовательские группы выделили с помощью CRISPR, называется orco (корецептор рецептора запаха). У муравьев 350 генов рецепторов пахучих веществ, и с этим невозможно справиться индивидуально. Но благодаря уникальной биологии того, как работают рецепторы - в данном случае это большая удача - исследователям удалось заблокировать функцию всех 350 с помощью одного нокаута. «Каждый из этих рецепторов должен взаимодействовать с корецептором Orco, чтобы быть эффективным», - говорит Уоринг Трайбл, студент лаборатории Кронауэра и первый автор исследования Рокфеллера. Как только ген был отключен, муравьи фактически стали слепые к сигналам феромона, которые они обычно используют для общения. Без этих химических сигналов они становятся асоциальными, выбегая из гнезда и не в состоянии охотиться за пропитанием.
wpDiscuz