Генетическая модификация пауков на протяжении многих лет была настоящим вызовом для ученых из-за своеобразного образа жизни этих созданий и сложности их генетического материала. В лабораторных условиях исследователям приходилось сталкиваться с такими трудностями, как склонность пауков к каннибализму, что затрудняло их совместное содержание и селекцию. Кроме того, чрезвычайно сложная структура ДНК с множеством повторов серьезно осложняла любые попытки внести в неё целенаправленные изменения.
Прорыв в редактировании пауков: введение гена флуоресцентного белка
Ученым удалось преодолеть эти барьеры, реализовав инновационный подход к редактированию генома с помощью передовой генной технологии — системы CRISPR-Cas9. На этапе, когда паучьи яйцеклетки еще не были оплодотворены, самок аккуратно усыпляли с помощью углекислого газа. Затем в эти клетки инъецировали специально сконструированные модифицированные гены, в частности — ген флуоресцентного белка. После этого самки проходили обычное спаривание. Результат оказался поразительным: новое поколение пауков унаследовало все признаки дикого вида, однако обрело уникальную способность производить нити шелка, которые начинает ярко светиться красным цветом в ультрафиолетовом излучении.
Интересно, что при всей зрелищности этого эффекта физические свойства шелка — его прочность, гибкость и структура — остались прежними. Иными словами, инновация позволила получить светящийся паучий шелк без потери уникальных характеристик, за которые этот материал высоко ценится учеными и инженерами по всему миру. Появляется надежда на создание новых биоматериалов на основе шёлка с дополнительными полезными свойствами.
Глубокое изучение функций генов с помощью CRISPR-Cas9
Успех первого опыта вдохновил исследовательскую группу на продолжение экспериментов. Следующим шагом стало применение технологии CRISPR-KO для выключения гена so, который, по предварительным данным, играет ключевую роль при формировании зрительных органов у пауков. Полученные модифицированные пауки действительно появились на свет полностью лишенными зрения, что убедительно доказало важность этого гена для развития глаз. Это открытие может дать новый толчок исследованиям механизмов эмбрионального развития членистоногих.
Подобные эксперименты доказывают, что с помощью современных инструментов редактирования ДНК возможно не только изменить отдельные черты организма, но и детально изучать роль каждого гена, обнаруживая неизвестные ранее закономерности природы.
Перспективы использования уникального светящегося шелка
Показав, что модификация генома пауков теперь возможна и эффективна, ученые сделали огромный шаг вперед в создании принципиально новых биоматериалов и раскрытии молекулярных основ природных чудес. Модифицированный паучий шелк с флуоресцентными свойствами может использоваться в самых разных областях — от биомедицины до тканей с особыми функциями, от научных исследований до новых индустриальных разработок.
Это открытие открывает большие перспективы для биотехнологий: возможность настраивать свойства натуральных материалов, менять их состав и характеристики по желанию человека. Современная наука стремительно движется к тому, чтобы творческие задумки исследователей становились реальностью, а фантастические сценарии воплощались в жизнь. Следите за обновлениями — будущее биотехнологий становится все ярче!
Источник: naked-science.ru
