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CRISPR基因编辑后的果蝇被证实具有一定的抗毒性

人气:1154    发布时间: 2019-11-26 16:36:49

加州大学伯克利分校的科学家使用crispr基因编辑工具为果蝇提供了前所未有的进化优势。通过对一个基因做三个微小的改变,研究小组使果蝇能够有效地吃毒药并将其储存在体内,从而保护自己免受捕食者的伤害。

马利筋是一种常见的植物,对大多数动物和昆虫有毒,但帝王蝶不受毒性影响。生物进化允许这种物种在有毒植物上茁壮成长,并能充分发挥其优势。它能在体内储存毒素,从而毒害任何试图吃它的食肉动物。

现在,加州大学伯克利分校的研究人员首次赋予果蝇这种能力。Crispr已被用于编辑昆虫、哺乳动物甚至人类的基因,但研究小组表示,这是多细胞生物首次被编辑,以赋予它们新的行为和对环境的适应性。在这种情况下,这意味着它们会有新的饮食习惯和抵御天敌的新防御机制。

研究人员首先研究了被认为以马利筋为食的蝴蝶基因,然后试图在果蝇中重建这些特定的突变。他们发现一个基因对此负责,基因中只有三个核苷酸需要被替换才能赋予果蝇同样的超能力。

结果证实,编辑过的果蝇可以在马利筋饮食中生长,并将这些毒素储存在体内,即使它们经历蜕变并成为成年果蝇,这些能力仍然存在。这种突变使得昆虫对马利筋毒素的敏感度比野生果蝇低1000倍。

这项研究的主要作者诺亚·怀特曼说:“我们需要做的就是改变这三个目标。我们成功了。”“但对我来说,最令人惊讶的是我们可以用一种在细胞系之外从未见过的方式来测试进化假说。如果我们没有能力使用crispr产生突变,将很难找到这一点。”

基因构建改变了果蝇的钠泵,而钠泵是细胞维持钠离子正确平衡的重要组成部分。众所周知,马利筋毒素可以阻止这种机制,并带来致命的后果,但是帝王蝶(和基因编辑过的果蝇)有突变可以解决这个问题。

有趣的是,这三种突变必须以一定的顺序发生才能起作用。研究小组发现,其中两种突变使昆虫对毒素有很强的抵抗力,但也严重影响了它们的神经系统。第三个突变消除了负面影响,只留下毒素抗性。

这项研究不仅对我们理解进化的工作方式具有重要意义,而且有可能扩大crispr基因编辑工具的范围,作为指导新特征和行为进化的一种方式。

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