Wissenschaftler verwenden CRISPR Gene Editing Tool, um das Verhalten von Ameisen zu manipulieren
Dieses Foto zeigt Ooceraea biroi-Arbeiter, die mit Farbpunkten zur individuellen Verhaltensverfolgung versehen sind. Bildnachweis: Daniel Kronauer The Rockefeller University
Diese GVO-Operation (unter Verwendung der CRISPR-Technologie) verändert permanent die Keimbahn dieser Ameisen und mit dem spezifischen Zweck, ihr soziales Verhalten zu ändern. Technokraten berücksichtigen keine ethischen oder ungünstigen Ergebnisse, die sicherlich eintreten werden. ⁃ TN Editor
Die Gen-Editing-Technologie namens CRISPR hat die Art und Weise, wie die Funktion von Genen untersucht wird, revolutioniert. Bisher wurde CRISPR in großem Umfang eingesetzt, um einzellige Organismen und vor allem bestimmte Zelltypen in komplexeren Organismen präzise zu modifizieren. Jetzt berichten zwei unabhängige Forscherteams, dass CRISPR zur Manipulation von Ameiseneiern eingesetzt wurde, was zu Keimbahnveränderungen in jeder Zelle der erwachsenen Tiere in der gesamten Ameisenkolonie führte. Die Papiere erscheinen im August 10 Zelle.
„Diese Studien sind ein Beweis für das Prinzip, dass man bei Ameisen Genetik betreiben kann“, sagt Daniel Kronauer, Assistenzprofessor an der Rockefeller University und leitender Autor einer der Studien. „Wenn Sie daran interessiert sind, soziales Verhalten und seine genetischen Grundlagen zu untersuchen, sind Ameisen ein gutes System. Jetzt können wir jedes Gen ausschalten, von dem wir glauben, dass es das soziale Verhalten beeinflusst und dessen Auswirkungen sieht. “
Da Ameisen in Kolonien leben, die wie Superorganismen funktionieren, sind sie auch ein wertvolles Modell für die Untersuchung komplexer biologischer Systeme. Aufgrund der Komplexität ihrer Lebenszyklen war es jedoch schwierig, Ameisenkolonien im Labor zu züchten und zu untersuchen.
Die Teams haben einen Weg gefunden, dies zu umgehen, indem sie zwei verschiedene Ameisenarten verwendeten. Das Rockefeller-Team beschäftigte eine Art namens Clonal Raider Ameisen (Ooceraea biroi), denen Königinnen in ihren Kolonien fehlen. Stattdessen entwickeln sich einzelne unbefruchtete Eier als Klone, wodurch eine große Anzahl von Ameisen entsteht, die durch Parthogenese genetisch identisch sind. "Dies bedeutet, dass wir durch die Verwendung von CRISPR zur Modifizierung einzelner Eier schnell Kolonien wachsen lassen können, die die Genmutation enthalten, die wir untersuchen möchten", sagt Kronauer.
Das andere Team ist eine Zusammenarbeit zwischen Forschern der New York University und der NYU School of Medicine, der Arizona State University, der Perelman School of Medicine an der University of Pennsylvania und der Vanderbilt University. , benutzte indische springende Ameisen (Harpegnathos Saltator). „Wir haben uns für diese Art entschieden, weil sie ein besonderes Merkmal aufweist, das es einfach macht, Arbeiter in Königinnen zu verwandeln“, sagt Claude Desplan, Silberprofessor an der NYU und einer der führenden Autoren der zweiten Studie. Wenn die Königin stirbt, duellieren sich die jungen Arbeiterameisen um die Vorherrschaft. Irgendwann wird einer von ihnen eine „Pseudoqueen“ - auch Gamergate genannt - und darf Eier legen.
"Im Labor können wir jedem Arbeiterembryo injizieren, um sein Erbgut zu ändern", sagt Desplan. "Wir wandeln den Arbeiter dann in eine Pseudoqueen um, die Eier legen, die neuen Gene vermehren und eine neue Kolonie hervorbringen kann."
Desplan, Co-Senior-Autor Danny Reinberg, Forscher am Howard Hughes Medical Institute an der NYU Langone, und Shelley Berger, Professorin an der Daniel S. Och-Universität in den Abteilungen für Zell- und Entwicklungsbiologie und Biologie in Penn, haben vor einigen Jahren begonnen, diese Ameisen zu studieren als eine Möglichkeit, etwas über die Epigenetik zu lernen, die sich eher auf Änderungen der Genexpression als auf Änderungen des genetischen Codes selbst bezieht. "Die Königinnen und die Arbeiterameisen sind genetisch identisch, im Wesentlichen Zwillingsschwestern, aber sie entwickeln sich sehr unterschiedlich", sagt Desplan. "Das macht sie zu einem guten System zur Untersuchung der epigenetischen Kontrolle der Entwicklung."
Das Gen, das beide Forscherteams mit CRISPR ausgeschaltet haben, heißt orco (Geruchsrezeptor-Coreceptor). Ameisen haben 350 Gene für Geruchsrezeptoren, eine unerschwinglich große Anzahl, die individuell verwaltet werden kann. Aufgrund der einzigartigen Biologie der Funktionsweise der Rezeptoren - in diesem Fall ein großer Glücksfall - konnten die Forscher die Funktion aller 350 mit einem einzigen Knockout blockieren. „Jeder dieser Rezeptoren muss sich mit dem Orco-Coreceptor zusammenschließen, um effektiv zu sein“, sagt Waring Trible, Student in Kronauers Labor und Erstautor der Rockefeller-Studie. Sobald das Gen ausgeschaltet war, waren die Ameisen effektiv blind für die Pheromonsignale, die sie normalerweise zur Kommunikation verwenden. Ohne diese chemischen Hinweise werden sie asozial, wandern aus dem Nest und suchen nicht nach Nahrung.
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