Американска лаборатория има генетично редактирани мухи с тройна мутация, същата, която позволява на пеперудата монарх да яде токсични млечни водорасли и да отнема отровата му. Хищникът, който се храни с тях, ще се върне.

мухи

Плодови мухи (Drosophila melanogaster)/Adobestock

Екип от Калифорнийския университет в Бъркли (САЩ) превърна плодовите мухи (Drosophila melanogaster), апетитна плячка за жаби и птици, в потенциална плячка. отровен което може да накара всеки, който ги яде, да повърне.

Освен това, в достатъчно големи количества, те биха могли дори да предизвикат човешко повръщане по подобен начин сироп от ипекак –Използва се за предизвикване на гадене– според учените.

Екипът от изследователи генетично проектира тези мухи, използвайки техниката за редактиране на гена CRISPR-Cas9, за да могат да се хранят токсични млечни водорасли (Asclepias curassavica) без да умре. Това е стратегия, която използва Пеперуда монарх (Danaus plexippus), за да се избегнат неговите хищници.

Екипът от изследователи генетично е проектирал тези мухи, използвайки CRISPR-Cas9 генно редактиране

По този начин учените са успели да пресъздадат за първи път в многоклетъчен организъм набор от еволюционни мутации, които водят до напълно нова адаптация, в този случай, нова диета и нов начин за възпиране на хищниците при мухите. Изследването е публикувано в списание Nature.

Мухи с тройна генетична мутация

Екипът постигна този подвиг, като направи три CRISPR редакции на един ген - тоест идентични модификации на генетичните мутации, които позволяват на пеперудите монарси да консумират млечни водорасли и да отделят отровата им.

При пеперудите тези мутации им позволяват да ядат отровни растения, ключов факт за оцеляването им. Мухите с тройна генетична мутация са показали, че са 1000 пъти по-малко чувствителни към токсина от млечни водорасли, отколкото дивите плодови мухи.

Целта на работата е да установи какви генетични промени в генома на пеперудите монарх са необходими, за да им позволят да ядат млечни водорасли, без да се опияняват. Това, което изненада изследователите, е, че само с три единични нуклеотидни замествания в ген, плодовата муха имаше същото устойчивост на токсини отколкото пеперуди.

„Всичко, което направихме, беше да сменим три зони и направихме тези„ супер мухи “. Но най-изненадващото за мен е, че успяхме да тестваме еволюционни хипотези по начин, който никога не е бил възможен извън клетъчните линии. Би било трудно да се открие, без да има способността да създава мутации с CRISPR, "казва Ноа Уайтман, главният изследовател на изследването в Калифорнийския университет.

Мутациите имат цена по отношение на възстановяването на нервната система и вероятно други неизвестни

Обаче правенето на мухи, устойчиви на токсини от млечни водорасли, има цена за мутантите, тъй като те не се възстановяват толкова бързо от досади като дразнене.

"Това показва, че мутациите имат цена по отношение на възстановяването на нервната система и вероятно други, за които не знаем. Но ползата от възможността да избягаме от хищник е толкова висока, че между смъртта или токсините токсините печелят ", добавя ученият.

Еволюционна битка между растения и насекоми

Уайтман се интересуваше от разбирането на еволюционната битка между растенията и паразитите. Той беше заинтригуван от еволюционните адаптации, които позволиха на пеперудите монарх да победят токсините. Също така исках да разбера дали други насекоми, които са имунизирани - макар и по-малко от монарха - използват подобни трикове, за да деактивират отровата.

„Тъй като растенията и животните за пръв път нахлуха в Земята преди 400 милиона години, се смята, че това еволюционна надпревара във въоръжаването това е породило голяма част от разнообразието от растения и животни, което познаваме, защото много от тях са насекоми и повечето от тях са тревопасни животни: ядат растения ", обяснява той.

Благодарение на своята тройна мутация, пеперудата монарх се противопоставя на токсините по-добре от всяко насекомо

Млечни треви и други растения, включително лисица (Digitalis purpurea), източник на дигитоксин и дигоксин, те съдържат токсини, наречени сърдечни гликозиди, които могат да убият слон. Ефектът на Foxglove върху сърцето е причината растителният екстракт да се използва от векове при коронарни сърдечни заболявания. Днес дигоксинът и дигитоксинът се използват за лечение на сърдечна недостатъчност.

Само киселинността на тези растения е достатъчна, за да възпира повечето животни, но малко малцинство от насекоми, включително пеперудата монарх и кралица пеперуда (Danaus gilippus), са се научили да използват млечни водорасли, за да отблъснат хищниците.

Монархът е тропическа линия, която е нахлула в Северна Америка след последната ледникова епоха, отчасти благодарение на три мутации, които са й позволили да яде отровно растение, което другите животни не са могли, което му дава предимство за оцеляване и защита. Естествено срещу хищници.

"Монарсите се противопоставят на токсините по-добре от всяко насекомо и имат по-голяма популация от всяко от тях. Те са по целия свят", заключава той.

Библиографска справка: