Трансгенный прорыв: лабораторные морские ежи светятся, как новогодние гирлянды
Морской ёж из восточной части Тихого океана Lytechinus pictus выглядит, как колючий шарик для пинг-понга. У него сравнительно короткие иглы, а питается он водорослями. Эти животные производят огромное количество сперматозоидов и икринок. Оплодотворение у них внешнее, то есть происходит в воде, что позволяет учёным наблюдать процесс зарождения новых ежей непосредственно и вблизи. Одно поколение даёт начало следующему через четыре-шесть месяцев.
В общем, эти морские ежи делятся с человеком куда большим количеством генетического материала, чем плодовые мушки. Причём никуда не спешат, не суетятся, что делает их почти идеальными лабораторными животными для специалистов по размножению. Вот почему учёные используют морских ежей для изучения развития клеток уже примерно 150 лет.
Почему «почти идеальными»? Биологи, работающие, например, с мышами, могут онлайн заказать грызунов с определёнными генетическими свойствами. В том числе трансгенных мышей, то есть тех, чьи гены были искусственно изменены для усиления или подавления определённых черт. А исследователям, работающим с морскими ежами, обычно приходится потрудиться при сборе биологического материала в океане.
— Амро Хамдун, профессор Океанографического института Скриппса Калифорнийского университета в Сан-Диего.
Морские беспозвоночные составляют около 40% биологического разнообразия животного мира. И вместе с тем они фигурируют в ничтожной доле опытов над животными. Амро Хамдун задумался о том, что морские ежи могли бы стать в своём классе существ аналогом плодовых мушек или мышей в смысле доступности. Но чтобы это произошло, необходимо вывести в лаборатории специальных трансгенных подопытных.
После трудов на этом направлении Хамдун с коллегами опубликовали статью на сервере препринтов bioRxiv. Они сообщили об успешном внедрение фрагмента чужеродной ДНК —флуоресцентного белка медузы — в геном Lytechinus pictus. Генетически изменённые морские ежи передали внесённую в организм чужеродную особенность своему потомству, словно родную.

Так получились первые морские ежи, которые похожи на лампочки в новогодней гирлянде. Выведенные животные стали первыми трансгенными иглокожими. Это существенно приблизило к реальности цель Амро Хамдуна — сделать генетически модифицированных океанических существ доступными для биологов где угодно, а не только в исследовательских центрах близи Тихого океана.
На первом этаже лаборатории Хамдуна находится хранилище морской жизни. Это похожее на гараж помещение, забитое аквариумами с циркулирующей морской водой и разнообразной океанической флорой и фауной. Когда Хамдун запускает руку в аквариум за морским ежом, тот начинает довольно шустро скользить по ладони учёного, словно исследуя незнакомую местность.
Последний общий предок L. pictus и Homo sapiens, то есть человека, жил по меньшей мере 550 млн лет назад. Несмотря на разные эволюционные пути, которыми с тех пор двигались оба вида, наши геномы свидетельствуют об общем биологическом наследии.
Напомним, что такое зигота — это клетка, образующаяся в результате оплодотворения. Зиготу называют тотипотентной, то есть способной породить любую другую клетку. Генетические «приказы», которые управляют трансформацией единственной зиготы в растущее живое тело, поразительно схожи у обоих столь разных видов. Вот почему те же L. pictus имеют фундаментальное значение для научного понимания всего живого, сказал Хамдун.
Биолюминесценция, то есть свечение, трансгенных животных поможет исследователям отслеживать рост и развитие клеток в организме. Биологи могут наблюдать, как первичные клетки делятся и реорганизуются в нервную или сердечную ткань. В конечном итоге учёные смогут отключать отдельные гены и видеть, как это влияет на развитие. Зачем? А это поможет понять, как развивается наш собственный вид и почему это развитие не всегда идёт по плану.
Научный успех превратит морских ежей в модель для понимания нейробиологии, биологии развития и токсикологии, объяснил сторонний эксперт Кристофер Лоу, профессор биологии из Стэнфорда. Стремление сделать ещё одну линию животных доступными для коллег-учёных позволит исследовать, как продвигалась эволюция при решении многих проблем выживания.
В общем, эти морские ежи делятся с человеком куда большим количеством генетического материала, чем плодовые мушки. Причём никуда не спешат, не суетятся, что делает их почти идеальными лабораторными животными для специалистов по размножению. Вот почему учёные используют морских ежей для изучения развития клеток уже примерно 150 лет.
Почему «почти идеальными»? Биологи, работающие, например, с мышами, могут онлайн заказать грызунов с определёнными генетическими свойствами. В том числе трансгенных мышей, то есть тех, чьи гены были искусственно изменены для усиления или подавления определённых черт. А исследователям, работающим с морскими ежами, обычно приходится потрудиться при сборе биологического материала в океане.
Можете ли вы себе представить, чтобы исследователи мышей устанавливали мышеловку каждую ночь? А ещё, чтобы они поймали именно тех, которых хотят изучать?
— Амро Хамдун, профессор Океанографического института Скриппса Калифорнийского университета в Сан-Диего.
Морские беспозвоночные составляют около 40% биологического разнообразия животного мира. И вместе с тем они фигурируют в ничтожной доле опытов над животными. Амро Хамдун задумался о том, что морские ежи могли бы стать в своём классе существ аналогом плодовых мушек или мышей в смысле доступности. Но чтобы это произошло, необходимо вывести в лаборатории специальных трансгенных подопытных.
После трудов на этом направлении Хамдун с коллегами опубликовали статью на сервере препринтов bioRxiv. Они сообщили об успешном внедрение фрагмента чужеродной ДНК —флуоресцентного белка медузы — в геном Lytechinus pictus. Генетически изменённые морские ежи передали внесённую в организм чужеродную особенность своему потомству, словно родную.

Так получились первые морские ежи, которые похожи на лампочки в новогодней гирлянде. Выведенные животные стали первыми трансгенными иглокожими. Это существенно приблизило к реальности цель Амро Хамдуна — сделать генетически модифицированных океанических существ доступными для биологов где угодно, а не только в исследовательских центрах близи Тихого океана.
На первом этаже лаборатории Хамдуна находится хранилище морской жизни. Это похожее на гараж помещение, забитое аквариумами с циркулирующей морской водой и разнообразной океанической флорой и фауной. Когда Хамдун запускает руку в аквариум за морским ежом, тот начинает довольно шустро скользить по ладони учёного, словно исследуя незнакомую местность.
Последний общий предок L. pictus и Homo sapiens, то есть человека, жил по меньшей мере 550 млн лет назад. Несмотря на разные эволюционные пути, которыми с тех пор двигались оба вида, наши геномы свидетельствуют об общем биологическом наследии.
Напомним, что такое зигота — это клетка, образующаяся в результате оплодотворения. Зиготу называют тотипотентной, то есть способной породить любую другую клетку. Генетические «приказы», которые управляют трансформацией единственной зиготы в растущее живое тело, поразительно схожи у обоих столь разных видов. Вот почему те же L. pictus имеют фундаментальное значение для научного понимания всего живого, сказал Хамдун.
Биолюминесценция, то есть свечение, трансгенных животных поможет исследователям отслеживать рост и развитие клеток в организме. Биологи могут наблюдать, как первичные клетки делятся и реорганизуются в нервную или сердечную ткань. В конечном итоге учёные смогут отключать отдельные гены и видеть, как это влияет на развитие. Зачем? А это поможет понять, как развивается наш собственный вид и почему это развитие не всегда идёт по плану.
Научный успех превратит морских ежей в модель для понимания нейробиологии, биологии развития и токсикологии, объяснил сторонний эксперт Кристофер Лоу, профессор биологии из Стэнфорда. Стремление сделать ещё одну линию животных доступными для коллег-учёных позволит исследовать, как продвигалась эволюция при решении многих проблем выживания.
- Дмитрий Ладыгин
- biorxiv.org
Наши новостные каналы
Подписывайтесь и будьте в курсе свежих новостей и важнейших событиях дня.
Рекомендуем для вас
3700-летний вирус, спрятанный в средневековых книгах, только что убил 500 тысяч животных
Сколько еще патогенов дремлет в библиотечных хранилищах Европы и России, точно не скажет ни один ученый...
«Этого не должно происходить»: что ученые нашли в облаках Венеры
Там возможны абсолютно другие, просто невероятные формы жизни. И эксперименты это доказали...
Молилась и убивала: какой диагноз ставят Салтычихе психиатры и психологи?
Ученые говорят: феномен жестокости самой страшной помещицы России разгадан, но......
Супервспышка-1947: тогда Земля избежала триллиона бомб. Но успокоилось ли Солнце?
Астрофизики говорят, что нам очень повезло со звездой. Но шансы на глобальную катастрофу все-таки есть...
Карта 1587 года и Ноев ковчег: почему место совпало с раскопками на Арарате?
Длина «судна», кстати, тоже совпала, и это не может не настораживать...
«Выстрел» прямо в Землю: астрономы обнаружили черную дыру, выбрасывающую струю в сторону нашей планеты
Ученые рассказали, как это поможет разгадать важную космическую тайну...
Камчатка 1000 лет назад: археологи заглянули в исчезнувший мир из космоса
Предков этих людей изгнало мощное извержение вулкана, но через столетия они вернулись в родные земли...
Жизнь за пределами Земли: что рассказала ученым межзвездная комета 3I/ATLAS?
Объект настолько древний, что его возраст крайне сложно представить. И это не единственная загадка пришельца из глубокого космоса...
Нашли тайную комнату в гробнице Тутанхамона: почему там может быть Нефертити?
Если гипотеза подтвердится, это будет крупнейшее археологическое открытие современной эпохи...
Астрономы поймали сигнал из космоса: пришельцы или помеха?
И почему главная проблема в том, что мы мастерски сами себе мешаем за пределами Земли?...
928 разбросанных костей в Гёбекли-Тепе: спустя 30 лет раскопок тайна древнейшего храма наконец-то раскрыта
Однако археологи признаются: от открытия им проще не стало. Напротив, все еще больше запуталось...
Черная смерть — двигатель прогресса: как эпидемия чумы в корне поменяла ход истории в Европе
Неожиданно: книгопечатание, отмена крепостного права, раскол западного христианства — это лишь немногие последствия пандемии...
Поделили Москву на «зоны влияния»: генетики рассказали, как живут крысиные «народы» столицы
Почему московские грызуны оказались «неуязвимыми мутантами» и зачем им реки для жизни?...
Тихий океан стал вести странно: молодая вода быстро стареет, а старая, наоборот, молодеет. В чем причина?
Особенно страдает северная часть океана. Но и есть хорошая новость...
Таинственные пещерные иероглифы в Мексике раскрывают давно потерянную письменность
Оказалось, что разгадки лучше всего искать не в городах, а на склонах гор в глуши...
Не хуже Тутанхамона: почему сокровища забытых цариц из Ассирии поразили ученых?
Особенно загадочной оказалось гробница II, причем ее тайна до конца не раскрыта и по сей день...