Тъй като научаваме повече за това как тардиградите оцеляват в екстремни условия, това знание може да се приложи към биомедицински технологии, като запазване и транспортиране на човешки органи.
Тардиградите са почти неразрушими. Можете да ги излагате на интензивна топлина, да ги замразявате, да ги почиствате с прахосмукачка или дори да ги изсушавате напълно: това не изглежда да им влияе много. Тези изключителни свойства правят тардиградите очарователна тема за изследователи, които се интересуват от разкриването на техните тайни не само от любопитство, но и поради възможни приложения. И в Ново проучване Изследователите се фокусираха върху сърцевината на техните странни характеристики: генома.
Геном
Знаем, че някои видове тардигради имат изключителна и необичайна устойчивост на условия, които биха били фатални за повечето други форми на живот. Въпреки това, генетичната основа на тази специална способност остава загадка. „За да разберем суперсилите на тардиградите, първо трябва да разберем как работят техните гени“, обяснява изследователят Такеказу Куниеда. „Моят екип и аз разработихме начин за модифициране, добавяне, изтриване или замяна на гени, както бихте направили с компютърни данни, в издръжливи тардиградни видове. Ramazotius variornatus. Това сега ни позволява да изучаваме генетичните характеристики на тардиградите, подобно на начина, по който правим с лабораторни животни като плодови мушици или кръгли червеи.
CRISPR
Екипът приложи наскоро разработена техника, т.нар CRISPR пряко родителство (DIPA-CRISPR), базиран на добре познатата технология за редактиране на гени CRISPR (виж карето). Този метод действа като генетичен скалпел за изрязване и модифициране на специфични гени по-прецизно от всякога. DIPA-CRISPR има способността да повлиява генома на потомството на целевия организъм и преди това е действал ефективно при насекоми. Сега изследователите са приложили тази техника към друг организъм за първи път. И то с успех. Ramazotius variornatusженски вид, който се възпроизвежда безполово, постоянно произвеждайки потомство с две идентични копия на едни и същи модифицирани гени, което прави този вид идеален за DIPA-CRISPR.
Какво е отново CRISPR?
CRISPR означава клъстерирани редовно разположени кратки палиндромни повторения и е част от особено ефективен защитен механизъм, който бактериите използват за борба с малки вирусни частици (наричани още фаги). Тези вирусни частици могат буквално да унищожат бактериите. Те го правят по следния начин: захващат се за бактериалната клетка и изпомпват нейното ДНК, след което използват бактериите, за да се копират хиляди пъти. След като това успее, вирусните частици експлодират бактериите и хиляди копия започват да търсят други бактерии, с които могат да повторят трика отново. За щастие на бактериите, те не са беззащитни в целия този сценарий; Има защитен механизъм, наречен CRISPR-Cas, който се състои от две части. Едната част търси ДНК на врага, а другата реже тази ДНК. Преди години изследователите стигнаха до очарователното заключение, че този бактериален защитен механизъм може да се използва и за изключване на определени гени в живите клетки. Или за да откриете „грешни“ части от ДНК, изрежете ги и ги заменете с алтернативна част от ДНК. Накратко: системите CRISPR ни предоставят лесен, бърз и много точен начин за редактиране на ДНК. И не само ДНК от вируси, но и в растения, животни и хора. Очаква се технологията CRISPR да се използва в бъдеще за борба с генетични заболявания, както и с ретровируси, открити в ДНК, като ХИВ.
Накратко, използвайки CRISPR, изследователите вече са успели да манипулират тардиградна ДНК. Това веднага доведе до производството на генетично модифицирано потомство. „Ние просто трябваше да инжектираме CRISPR-програмирани инструменти, които са насочени към специфични гени за изтриване, в тялото на родителя, за да произведем модифицирано потомство“, обяснява изследователят Коюки Кондо. „Също така успяхме да получим трансгенно потомство чрез добавяне на допълнителни ДНК фрагменти чрез инжектиране. По този начин можем да определим, например, как се експресират отделните гени или какви са техните специфични функции .” изпълнявани от тези гени.
суперсила
Чрез редактиране на специфични тардиградни гени, изследователите могат да проучат кои от тези гени са отговорни за гъвкавостта на тардиграда и как точно работи тази гъвкавост. Най-известната „суперсила“ на Ramazotius variornatus, е, че този вид може да оцелее при тежка суша за дълги периоди от време. Това може да се дължи отчасти на наличието на специфичен желатинов протеин в техните клетки. Това има интересни последици. Например, Kunieda и други изследователи на тардигради смятат, че си струва да се проучи дали цял човешки орган може да бъде успешно дехидратиран и рехидратиран, без да причинява влошаване. Ако това се окаже възможно, може да има революционно въздействие върху начина, по който органите се даряват, транспортират и използват по време на животоспасяващи операции.
Като цяло изследователите са успели да модифицират генома на тардиграда. Това представлява голям напредък в разбирането ни за генетичната основа на тяхната забележителна способност да оцеляват. В същото време това може да изглежда като „научна фантастика“ и манипулация за някои. „Разбирам, че някои хора са загрижени за редактирането на гени“, казва Куниеда. „Но ние проведохме експерименти за редактиране на гени при строго контролирани условия и безопасното съхранение на ГМО в запечатана камера може да бъде изключително мощен инструмент за по-добро разбиране на живота и подкрепа на практическите приложения, които не могат да направят положителна разлика в света insight Не само проницателни за потенциални медицински пробиви, техните завладяващи свойства също разказват завладяваща еволюционна история, която се надяваме да проучим допълнително, като сравняваме геномите им с тези на тясно свързани организми, използвайки новата технология DIPA-CRISPR.
„Удобен за хипстър органайзер. Мислител. Комуникатор. Печелен с награди уеб нинджа. Типичен геймър. Зъл гуру на зомбитата. Фен на бирата.“