Ученые вывели светящуюся каракатицу
В Колумбийском университете вывели светящуюся каракатицу. Это достижение, статья о котором опубликована на bioRxiv — двойное: во-первых, первый успешный случай трансгенной модификации головоногих моллюсков, во-вторых, что важнее, важный шаг на пути к созданию нейронов, которые будут флуоресцировать при возбуждении.
Поэтому неудивительно, что большая часть авторов нового исследования — нейробиологи. К слову, когда-то эта наука начала свое развитие с открытия, сделанного с помощью головоногих — впервые передача сигналов между нейронами была обнаружена в 1950-х годах в ходе изучения гигантских аксонов кальмаров. Затем они уступили место в лабораториях мышам, мухам и рыбкам данио.
Из-за этого сложнейшую работу по редактированию генома каракатиц пришлось начинать едва ли не с нуля. Чтобы манипулировать редактором CRISPRв крошечных эмбрионах, нейробиолог Тесса Монтегю, ведущий автор работы, провела годы, склонившись над микроскопом в темноте — что привело к травмам запястий и ухудшению зрения.
Удача улыбнулась не сразу: CRISPR оказался крайне неэффективным для каракатиц — Монтегю пришлось инъецировать ген флуоресценции более чем в 4000 эмбрионов, прежде чем она получила робкого самца со светящимися сперматозоидами. С трудом ему удалось продолжить род, и в одно воскресное утро исследовательница обнаружила кладку яиц.
«Я затаила дыхание и включила флуоресцентный микроскоп — они светились, и я разрыдалась, — вспоминает она. — Это был один из лучших моментов в моей жизни».
Усовершенствование генетических инструментов сильно облегчило работу. Вместо CRISPR Монтегю стала применять более эффективные транспозоны — небольшие «кассеты» ДНК, которые можно встраивать в произвольные места генома. Хотя и это было непросто — сначала пришлось секвенировать геном каракатицы (впервые в истории), выявить области генома, вероятно, участвующие в экспрессии генов, и скопировать эти последовательности в кассету.
Нейробиолог развития Ева Сёнтьенс из Левенского католического университета называет этот успех «суперзахватывающим». Она не понаслышке знает о трудностях редактирования генов у головоногих. Попытка модифицировать геном осьминога в ее лаборатории привела к появлению эмбриона без части мозга. Он мог бы вылупиться — но европейское законодательство запрещает выращивать животных, которые могут страдать. В итоге колоссальные труды — ученые ультразвуком оценивали яичники, потому что у осьминогов очень короткий период нереста — пошли насмарку.
Возможность узнать что-то новое об эволюции и биологии делает эти усилия оправданными, уверена биолог Кэрри Альбертин из Гарвардского университета, соавтор исследования: «Большинство наших знаний сосредоточено всего на нескольких видах животных, но природа придумала так много решений для самых разных задач».
Исследования должны стать проще, когда ученые будут создавать и делиться модельными головоногими, надеется биолог Кристофер Ниелл из Орегонского университета, разрабатывающий вирусы для доставки генов в клетки кальмаров.
Монтегю тем временем переходит к конечной и самой главной цели — созданию нейронов каракатицы, которые вспыхивают при возбуждении. К новым трудностям ученая, по ее признанию, готова.
