A CRISPR nevű génszerkesztő technológia forradalmasította a gének működésének tanulmányozását. A CRISPR-et eddig széles körben alkalmazták az egysejtű organizmusok, és ami még fontosabb, a sejttípusok pontos módosítására bonyolultabb szervezetekben. Most két független vizsgálócsoport jelentése szerint a CRISPR-t a hangya-pete manipulálására használták - ez csíravonal-változásokhoz vezet, amelyek felnőtt állatok minden sejtjében előfordulnak az egész hangyatelepben. Az iratok 10 augusztusban jelennek meg Sejt.
"Ezek a tanulmányok annak az elvnek a bizonyítékai, hogy genetikát folytathat a hangyákban" - mondja Daniel Kronauer, a Rockefeller Egyetem adjunktusa és az egyik tanulmány vezető szerzője. - Ha érdekel a társadalmi viselkedés és genetikai alapjaik tanulmányozása, a hangyák jó rendszer. Most kiüthetünk minden olyan gént, amely szerintünk befolyásolni fogja a társadalmi viselkedést, és látni fogja annak hatásait. ”
Mivel a szuperorganizmusokként funkcionáló kolóniákban élnek, a hangyák értékes modellnek számítanak a komplex biológiai rendszerek tanulmányozására is. A hangya kolóniákat azonban életciklusuk összetettsége miatt nehezen lehetett kinyerni és laboratóriumban tanulmányozni.
A csapatok kétféle hangyafaj segítségével találták meg a módját, hogy megkerüljék ezt. A Rockefeller csapata klónos raider hangyáknak nevezett fajt (Ooceraea biroi), amelynek kolóniáikból hiányzik a királynő. Ehelyett egyetlen meg nem termékenyített petesejt fejlődik ki klónként, ami nagyszámú hangyát hoz létre, amelyek genetikailag azonosak a parthogenezissel. "Ez azt jelenti, hogy ha a CRISPR-t használjuk az egyes petesejtek módosítására, akkor gyorsan felnőhetünk olyan telepek, amelyek tartalmazzák a vizsgálni kívánt génmutációt" - mondja Kronauer.
A másik csapat, a New York-i Egyetem és az Arizonai Állami Egyetem, a NYU Orvostudományi Kar, a Pennsylvaniai Egyetem Perelman-i Orvostudományi Egyetem és a Vanderbilt Egyetem kutatóinak együttműködésével. , indiai ugróhangyákat használt (Harpegnathos saltator). "Ezt a fajt azért választottuk, mert van egy sajátos jellemzőjük, amely megkönnyíti a dolgozók királynévé alakítását" - mondja Claude Desplan, az NYU ezüstprofesszora és a második tanulmány egyik vezető szerzője. Ha a királynő meghal, a fiatal munkás hangyák párbajozni kezdenek az uralomért. Végül egyikük „ál -queen” lesz - más néven gamergate -, és megengedik, hogy tojjon.
"A laboratóriumban bármely dolgozó embriót beinjektálhatunk genetikai összetételének megváltoztatására" - mondja Desplan. "Ezután álnokokká alakítjuk a dolgozót, amely petét rakhat, szaporíthatja az új géneket és új telepet hozhat létre."
Desplan, Danny Reinberg, a New York-i Langone Howard Hughes Orvostudományi Intézet munkatársa és Shelley Berger, a Daniel S. Och egyetemi tanár a Penn sejt- és fejlõdési biológiai és biológiai tanszékén néhány évvel ezelőtt elkezdték tanulmányozni ezeket a hangyákat. az epigenetika megismerésének egyik módja, amely a génexpresszió változásaira utal, nem pedig magának a genetikai kódnak a változásaira. "A királynők és a munkás hangyák genetikailag azonosak, lényegében ikertestvérek, de nagyon eltérő módon fejlődnek" - mondja Desplan. "Ez jó rendszerré teszi őket a fejlődés epigenetikai kontrolljának tanulmányozásában."
Az a gén, amelyet mindkét kutatócsoport kiütött a CRISPR-rel, orco-nak (szagló receptor-koreceptor) nevezik. A hangyák 350 génnel rendelkeznek az illatosító receptorok számára, ami rendkívül nagy számmal rendelkezik az egyén kezeléséhez. De a receptorok működésének egyedülálló biológiája miatt - ebben az esetben nagy szerencsejáték - a kutatók egyetlen kiütéssel képesek blokkolni mind a 350 működését. "E receptorok mindegyikének össze kell állnia az Orco coreceptorral a hatékonyság érdekében" - mondja Waring Trible, a Kronauer laboratórium hallgatója és a Rockefeller-tanulmány első szerzője. Miután a gént kiütötték, a hangyákat hatékonyan vak a feromon jelekre, amelyeket általában a kommunikációhoz használnak. E kémiai jelek nélkül asszociálissá válnak, elkalandoznak a fészekből, és nem tudnak vadászni az élelemre.