Жука с функциональным третьим глазом разводили.

9

(Чтобы не читать статью — можете посмотреть видео)

Американские ученые намеренно генетически модифицировали обыкновенного жука, чтобы развить третий функциональный глаз в центре его лба. Исследования могут помочь в разработке искусственных лабораторных органов для исследовательских и медицинских целей.

На примере трехглазого жука исследователи Университета Индианы (IU) хотят изучить, как эволюция опирается на существующие черты развития и генетические «строительные блоки», создавая новые черты или старые черты в новых местах.

— Биология развития прекрасна и очень сложна. Не существует единого гена для глаза, мозга, крыла бабочки или панциря черепахи. Вместо этого тысячи отдельных генов и десятки процессов развития объединяются, чтобы сформировать каждую из этих черт. В ходе исследования мы узнали, что эволюция новой физической функции похожа на построение новой структуры из блоков Lego путем повторного использования и соединения «старых» генов и процессов развития в новых контекстах, — объяснил Армин Мочек из биологического факультета.

По мнению ученых из IU, эволюция новых черт часто требует гораздо меньше генетических изменений, чем первоначально предполагалось. Хотя исследователи еще не до конца понимают, какие биологические механизмы определяют построение новых физических функций.

— Мы можем создавать новые функции в новых местах, используя тот же старый набор генетических «строительных блоков». Однако, в отличие от блоков Lego, где мы знаем, какие элементы сочетаются с другими, в биологии мы все еще боремся с пониманием отдельных его элементов, — признался Мочек.

Один из способов, которым ученые попытались получить более четкое представление об этом процессе, — попытаться стимулировать рост внематочных органов — органов, которые образуются не в той части тела. В более ранних исследованиях ученые сосредоточились на создании плодовых мух в неправильном месте, например, на крыле или ноге. Однако эти эксперименты требовали активации основных регуляторных генов в новом месте, и этот метод ограничен только несколькими исследовательскими организмами. Получающиеся «глаза» также никогда не были полностью функциональными.

Это было успешно в новых исследованиях. Исследователи из IU сообщили о создании функционального глаза у двух видов скарабеев. Команда исследователей деактивировала один из гомеотических генов, который контролирует морфологическое развитие головы.

Рис. Заттара и др. / ПНАС

— Во время исследования мы нарушили функцию основного гена. В ответ остальная часть развития головы реорганизовалась, чтобы создать очень сложную особенность на новом месте: сложный глаз в середине головы. Более того, глаз оказался полностью функциональным, — пояснил Мочек.

Команда ученых провела много тестов, чтобы увидеть, действительно ли глаз функционален. Было проверено, имеет ли структура те же типы клеток, которые экспрессируются одними и теми же генами, выросли ли соответствующие нервные связи и вызвали ли те же поведенческие реакции, что и в случае нормального глаза.

Исследования в IU помогут вам понять, как сложные органы растут и интегрируются с остальным телом. Эти знания могут оказаться полезными при разработке искусственных лабораторных органов, как для исследовательских, так и для медицинских целей. Это может революционизировать трансплантацию в будущем.

Научная работа исследователей из Университета Индианы появилась в журнале « Известия Национальной академии наук» .

Indiana University Источник и фото: Университет Индианы