ГМО-ящерицы: первые в мире генетически модифицированные рептилии
Представьте себе ящерицу размером с ваш указательный палец, белую как снег, с красными глазами-бусинками. Знакомьтесь: это первые в мире генетически модифицированные рептилии. И это не просто лабораторный курьёз, а настоящий прорыв, который заставит нас по-новому взглянуть на эволюцию.
Учёные из Университета Джорджии провернули этот трюк с помощью знаменитого инструмента CRISPR-Cas9. И результаты, опубликованные в журнале Cell Reports, впечатляют: эти ящерки-альбиносы не только появились на свет, но и могут передавать свои «белые» гены потомству. Вы только вдумайтесь: эволюция на кончике пипетки!
«В течение некоторого времени мы боролись с тем, как модифицировать геномы рептилий и манипулировать генами в рептилиях, но мы застряли в режиме, в котором редактирование генов осуществляется в основных модельных системах», — говорит соответствующий автор Даг Менке. , доцент в Университете Джорджии. «Мы хотели исследовать ящериц-анолов, чтобы изучить эволюцию генной регуляции, поскольку они пережили серию событий видообразования на карибских островах, очень похожих на зябликов Дарвина на Галапагосских островах».
Долгое время рептилии оставались обделёнными вниманием генетиков. И не потому, что они неинтересны, а потому, что с ними чертовски сложно работать. Всё упирается в интимные подробности их размножения. У мышек или мушек-дрозофил можно взять свежеоплодотворённое яйцо, поколдовать над ним в чашке Петри и получить результат. А вот с ящерицами такой номер не пройдёт: оплодотворение у них внутреннее, и предсказать его точное время практически невозможно. Извлечь же эмбрион и пересадить его обратно — задача из разряда фантастики.
Но команда Менке нашла обходной путь. Они обратили внимание на прозрачную мембрану в яичнике ящерицы, через которую видно все развивающиеся яйца — как на витрине. И решили вводить CRISPR не в оплодотворённые яйца, а прямо в неоплодотворённые ооциты, ещё внутри яичника. Гениально, не правда ли? Это как программировать будущее животное, ещё до того, как оно было зачато.
«Поскольку мы вводим неоплодотворенные яйца, мы думали, что сможем редактировать гены только на аллелях, унаследованных от матери. Отцовской ДНК в этих неоплодотворенных ооцитах нет», — говорит Менке. «Нам пришлось ждать три месяца, пока ящерицы не вылупятся, так что это немного похоже на медленное редактирование генов. Но оказывается, что когда мы делали эту процедуру, около половины сгенерированных нами ящериц-мутантов имели события редактирования генов на материнский аллель и отцовский аллель. «
И вот тут начинается самое интересное. Оказалось, что молекулярные ножницы CRISPR остаются активными в яйцеклетке… несколько дней или даже недель! Они терпеливо ждали, пока произойдёт оплодотворение, и только потом разрезали ДНК. В итоге изменения находили не только в материнских генах, как ожидалось изначально, но и в отцовских. Сама природа дала учёным фору, о которой они даже не подозревали.
Конечно, эффективность метода пока не бьёт рекорды. Только 6–9% ооцитов дали потомство с нужными мутациями. Согласитесь, для мышей с их 80% это было бы провалом. Но для рептилий, которые до сих пор были для генетиков тёмной лошадкой, это настоящий триумф.
«По сравнению с очень устоявшимися модельными системами, которые могут иметь эффективность до 80% или выше, 6% кажутся низкими, но никто раньше не мог делать подобные манипуляции с какой-либо рептилией», — говорит Менке. «Не существует большого сообщества генетиков развития, которые изучают рептилий, поэтому мы надеемся использовать захватывающую функциональную биологию, которая еще не исследована».
Почему же учёные сделали ящериц именно альбиносами, а не, скажем, с светящейся кожей? Тут, как всегда, наука следует по пути наименьшего сопротивления, но с дальним прицелом. Во-первых, отключение гена тирозиназы, отвечающего за пигмент, не убивает животное. Во-вторых, а вот это уже интересно: у людей с альбинизмом часто серьёзные проблемы со зрением.
«У людей и других приматов есть особенность в глазу, называемая фовеа, которая представляет собой ямообразную структуру в сетчатке, которая является важной для острого зрения. Фовеа отсутствует в основных модельных системах, но присутствует у ящериц анола , так как они полагаются на зрение высокой остроты, чтобы охотиться на насекомых», говорит Менке.
И тут мы подходим к самому главному. У стандартных лабораторных мышек нет той самой «желтой впадины» — фовеа, которая нужна для острого зрения. А у ящериц анола — есть! Им без неё никак, ведь они охотятся на шустрых мух. Получается, что эти полуслепые ящерки могут стать идеальной моделью для изучения того, как ген альбинизма влияет на развитие сетчатки глаза. Это окно в мир болезней, которые мы раньше не могли толком изучать на животных.
По словам Менке, эта работа открывает ящик Пандоры для биологии развития. Мы привыкли изучать природу на горстке «модельных» видов, но за бортом остаются миллионы удивительных созданий со своими уникальными особенностями.
«Мы никогда не знаем, откуда придут следующие основные идеи, и если мы не сможем даже изучить, как работают гены в огромной группе животных, то нет никакого способа узнать, изучили ли мы все, что можно исследовать в царство функции генов у животных «, говорит Менке. «Каждому виду, несомненно, есть, что сказать нам, если мы потратим время на разработку методов для редактирования генов».
Источник: phys.org
