Исторически превращение в невидимку считалось частью волшебства и заклинаний. Совсем недавно физики также обратили внимание на невидимость, разработав плащи-невидимки с помощью одной замечательной науки. Но когда биологи пытаются добиться невидимости, они делают это по-другому: они используют генную инженерию.

Группа исследователей из Морской биологической лаборатории в Вудс-Хоул, штат Массачусетс, успешно создала прозрачного кальмара — и сделали это по уважительной причине.

Милые маленькие прозрачные существа

После такого генетического изменения этих кальмаров становится чрезвычайно трудно увидеть. Даже ученые, которые присматривают за ними в аквариуме, с трудом их замечают.

«Они настолько поразительно прозрачны. Это меняет ваше представление о том, что происходит с этим животным, когда вы можете видеть полностью сквозь тело», — сказала NPR Кэролайн Альбертин, одна из исследователей проекта.

Альбертин работал с Джошуа Розенталем над кальмаром-колибри-бобтейлом (Эупримна ягодная ). Это небольшой кальмар, размер которого обычно составляет всего около 3 сантиметров (1,2 дюйма). Кальмар встречается в Индо-Тихоокеанском регионе от Индонезии до Филиппин. Исследователи выбрали этого кальмара для генетического редактирования, потому что он небольшой (и с ним легко управлять), прекрасно себя чувствует в аквариумах и отлично размножается – в данном случае все качества, которые вам нужны.

Кальмары обычно маскируются в окружающей среде с помощью специализированных клеток, называемых хроматофорами. Эти хроматофоры отвечают за окраску ряда животных, включая земноводных, рыб, рептилий и головоногих моллюсков (группа, в которую входят кальмары и осьминоги). У млекопитающих и птиц нет хроматофоров — у них есть клетки, называемые меланоцитами, отвечающие за окраску.

В центре каждого хроматофора находится мешочек, наполненный пигментом. Подобно хамелеону (возможно, даже более впечатляюще), кальмары используют хроматофоры под поверхностью кожи, чтобы менять свой цвет и смешиваться с окружающей средой.

Альбертен и Розенталь хотели создать кальмара без какого-либо пигмента — альбиноса.

Они использовали метод под названием CRISPR, чтобы отредактировать ген, который, как известно, связан с пигментом у кальмаров, но «ничего не произошло», рассказал Альбертин NPR. Поэтому они искали и нашли еще один родственный ген. Когда они его выбили, полученные кальмары наконец-то потеряли цвет.

Почему создание прозрачных кальмаров действительно важно

Исследование открывает совершенно новый способ изучения головоногих моллюсков. Изучать головоногих интересно, потому что они очень умны, а их нервная система гораздо более развита, чем у других беспозвоночных.

«У головоногих моллюсков очень много невероятно интересной биологии, в отличие от любых других беспозвоночных», — говорит Розенталь. «Теперь у нас есть модель головоногих моллюсков, с помощью которой мы можем исследовать биологические функции с гораздо более высоким разрешением, чем раньше».

Головоногие могут использовать инструменты, решать лабиринты и сложные задачи; они часто учатся, наблюдая за другими, что указывает на развитый интеллект. Даже их мгновенная маскировка требует развитых когнитивных способностей. Однако изучать их сложно, и у исследователей пока нет модельных организмов для головоногих моллюсков.

Модельный организм — это нечеловеческий вид, который тщательно изучается в лаборатории для понимания конкретных биологических процессов. Исследования модельных организмов часто дают представление о том, как аналогичные биологические механизмы работают у других видов, включая человека. Плодовая мушка, рыбка данио и мышь являются хорошими примерами модельных организмов. Эта новая прозрачная версия кальмара-куцехвоста может быть именно такой.

Например, соавторы Крис Нилл из Университета Орегона, Юджин и Иван Солтес из Стэнфордского университета исследовали активность мозга кальмара-альбиноса, введя флуоресцентный краситель в его зрительную долю. Краситель загорается каждый раз, когда обнаруживает кальций (который выделяет мозг кальмара).

Затем, с помощью этой установки, исследователи проецировали перед кальмаром серию изображений, в результате чего его мозг загорался и, следовательно, загорался краситель. С обычным кальмаром это не работает, потому что пигмент кожи мешает наблюдению.

«Возможность напрямую и точно тестировать функцию генов на модельных головоногих очень интересна, потому что она позволяет изучать особенности, которые делают головоногих особенными, и станет важным инструментом для понимания многих различных аспектов их уникальной биологии», — сказал Ко. -автор Альбертин.

В настоящее время исследователи работают над разведением прозрачных кальмаров и отправкой их в другие лаборатории, изучающие головоногих моллюсков.

«Мы хотим, чтобы эти животные были доступны исследовательскому сообществу», — сказал Розенталь. «Головоногие моллюски содержат сокровища биологических новинок. Мы хотим, чтобы люди использовали их, чтобы задавать наводящие на размышления вопросы и делать новые открытия».

Ссылка на журнал: Намрата Ахуджа, и другие ( 2023) Создание линии кальмаров-альбиносов с помощью CRISPR-Cas9 и ее применение для жить функциональная визуализация нервной активности. Текущая биология, DOI: https://doi.org/10.1016/j.cub.2023.05.066.