Мухи CRISPR можуть їсти отруту

Вчені з Каліфорнійського університету в Берклі використали інструмент редагування генів CRISPR, щоб надати плодовим мушкам еволюційну перевагу, якої вони ніколи раніше не мали. Додавши лише три невеликі зміни до одного гена, команда дала цим мухам можливість їсти отруту і зберігати її в своєму тілі, захищаючи від хижаків.

Молочай - звичайна рослина, отруйна для більшості тварин та комах, але метелик-монарх перемагає захисні сили цієї рослини. Комаха розвинуло здатність не тільки процвітати на цій отруйній рослині, але і перетворювати її на власну користь. Він зберігає токсини в своєму тілі, роблячи його токсичним для будь-яких хижаків, які можуть спробувати з’їсти його.

І зараз дослідники з UC Berkeley вперше надали фруктовим мушкам таку здатність. Інструмент CRISPR був використаний для модифікації генів у комах, ссавців і навіть людей, але команда каже, що це перший випадок, коли багатоклітинний організм був модифікований, щоб надати йому нову поведінку та адаптацію до навколишнього середовища. У цьому випадку це означає нову дієту та новий механізм захисту від хижаків.

Вони дослідили гени метеликів-монархів

Спочатку дослідники розглянули гени метеликів-монархів, що дозволяють їм їсти молочай, а потім спробували відтворити ці мутації у мух. Вони виявили, що лише один ген відповідає за цю здатність, і їм потрібно було лише замінити три нуклеотиди в цьому гені, щоб надати мухам однакову здатність.

Відредаговані плодові мухи опариші мали змогу процвітати на дієті з молочаю, зберігаючи ці токсини у своєму тілі, і ця здатність зберігалася після того, як вони стали дорослими мухами. Мутація дозволила комахам бути в 1000 разів менш чутливими до токсину молочаю, ніж дикі плодові мухи.

Команда створила цих супер мух

"Все, що ми зробили, - це змінити три сайти, і ми створили цих супер-мух", - говорить Ноа Уайтмен, провідний автор дослідження. «Але для мене дивовижне те, що ми змогли перевірити еволюційні гіпотези способами, які ніколи не були можливими поза клітинними лініями. Це було б важко дізнатись без можливості створити ці мутації за допомогою CRISPR. "

Ген у центрі цього дослідження будує натрієві насоси у цих мух, життєво важливу частину клітини, яка підтримує належний баланс іонів натрію. Токсин молочаю може блокувати цей смертельний механізм, але метелик монарх і тепер плодові мухи мають мутації, які дозволяють йому обійти цю проблему.

Цікаво, що всі три мутації повинні відбуватися в певному порядку, щоб вони працювали. Команда виявила, що дві з мутацій надали комахам сильну стійкість до отрути, але також серйозно вплинули на їх нервову систему. Третя мутація скасувала ці негативні ефекти, залишивши лише стійкість до токсинів.

Інструмент CRISPR стає засобом керування еволюцією

Це дослідження має важливе значення не тільки для нашого розуміння того, як працює еволюція, але також для можливості використання цього інструменту редагування генів CRISPR як засобу керування еволюцією шляхом надання нових можливостей та поведінки.