CRISPR基因编辑后的果蝇被证实具有一定的抗毒性

2019年10月03日 12:40 次阅读 稿源:cnBeta.COM 条评论

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。通过对单个基因进行三个小改动,研究小组就使果蝇能够有效地食用毒药并将其存储在体内,从而保护自己免受掠食者侵害。

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马利筋草是对大多数动物和昆虫有毒的常见植物,但帝王蝶并不受毒性影响,生物进化让这一物种可以在有毒植物上繁衍生息,还可以使其发挥自己的优势,它可以将毒素储存在体内,从而使任何可能试图吃掉它的食肉动物中毒。

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,这是首次对多细胞生物进行编辑以赋予其新的行为和对环境的适应能力。在这种情况下,这意味着他们会有新的饮食习惯和对天敌的新防御机制。

研究人员首先研究了被认为可以在马利筋草上进食的蝴蝶基因,然后试图在果蝇中重建那些特定的突变。他们发现一个基因负责此事,而只需要替换该基因中的三个核苷酸就可以赋予果蝇相同的超能力。

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结果证实,经过编辑的果蝇能够在马利筋饮食中成长,并将这些毒素储存在体内,即使它们经历了蜕变并成为成年果蝇后,这些能力仍然存在。这种突变使昆虫对马利筋毒素的敏感性比野生果蝇低1000倍。

该研究的主要作者诺亚·怀特曼(Noah Whiteman)表示:“需要做的只是改变三个靶点,我们成功做到了。” “但是对我来说,最令人惊讶的是我们能够以一种在细胞系之外从未有过的方式来检验进化假说,如果不具备利用CRISPR产生突变的能力,将很难发现这一点。”

基因构建改变了果蝇的钠泵,这是维持钠离子正确平衡的细胞重要组成部分。众所周知,马利筋毒素会阻塞这种机制,并带来致命的后果,但是帝王蝶(以及基因编辑后的果蝇)具有突变,可以解决此问题。

有趣的是,这三个突变必须按照一定的顺序发生才能起作用。研究小组发现其中两个突变使昆虫对毒物具有强大的抵抗力,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,仅留下了毒素抗性。

这项研究不仅对我们了解进化的工作方式具有重要意义,而且还潜在地扩大了CRISPR基因编辑工具的使用范围,以此作为指导新特征和行为进化的方式。

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