CRISPR基因編輯后的果蠅被證實具有一定的抗毒性

2019-11-16 15:08:00 cnBeta 網易 分享

(原標題:CRISPR基因編輯后的果蠅被證實具有一定的抗毒性)

加州大學伯克利分校的科學家使用CRISPR基因編輯工具為果蠅提供了前所未有的進化優勢。通過對單個基因進行三個小改動,研究小組就使果蠅能夠有效地食用毒藥并將其存儲在體內,從而保護自己免受掠食者侵害。

馬利筋草是對大多數動物和昆蟲有毒的常見植物,但帝王蝶并不受毒性影響,生物進化讓這一物種可以在有毒植物上繁衍生息,還可以使其發揮自己的優勢,它可以將毒素儲存在體內,從而使任何可能試圖吃掉它的食肉動物中毒。

現在,加州大學伯克利分校的研究人員首次賦予果蠅這種能力。 CRISPR已被用于編輯昆蟲、哺乳動物甚至人類的基因,但研究小組表示,這是首次對多細胞生物進行編輯以賦予其新的行為和對環境的適應能力。在這種情況下,這意味著他們會有新的飲食習慣和對天敵的新防御機制。

研究人員首先研究了被認為可以在馬利筋草上進食的蝴蝶基因,然后試圖在果蠅中重建那些特定的突變。他們發現一個基因負責此事,而只需要替換該基因中的三個核苷酸就可以賦予果蠅相同的超能力。

結果證實,經過編輯的果蠅能夠在馬利筋飲食中成長,并將這些毒素儲存在體內,即使它們經歷了蛻變并成為成年果蠅后,這些能力仍然存在。這種突變使昆蟲對馬利筋毒素的敏感性比野生果蠅低1000倍。

該研究的主要作者諾亞·懷特曼(Noah Whiteman)表示:“需要做的只是改變三個靶點,我們成功做到了。” “但是對我來說,最令人驚訝的是我們能夠以一種在細胞系之外從未有過的方式來檢驗進化假說,如果不具備利用CRISPR產生突變的能力,將很難發現這一點。”

基因構建改變了果蠅的鈉泵,這是維持鈉離子正確平衡的細胞重要組成部分。眾所周知,馬利筋毒素會阻塞這種機制,并帶來致命的后果,但是帝王蝶(以及基因編輯后的果蠅)具有突變,可以解決此問題。

有趣的是,這三個突變必須按照一定的順序發生才能起作用。研究小組發現其中兩個突變使昆蟲對毒物具有強大的抵抗力,但也嚴重影響了它們的神經系統。第三個突變消除了負面影響,僅留下了毒素抗性。

這項研究不僅對我們了解進化的工作方式具有重要意義,而且還潛在地擴大了CRISPR基因編輯工具的使用范圍,以此作為指導新特征和行為進化的方式。

本文來源:cnBeta 責任編輯:張祖韜_NT5054
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編輯:牛牛
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