Gli scienziati usano lo strumento di modifica genica CRISPR per manipolare il comportamento nelle formiche
Questa fotografia mostra i lavoratori di Ooceraea biroi etichettati con punti colorati per il monitoraggio comportamentale individuale. Credito: Daniel Kronauer The Rockefeller University
Questa operazione OGM (usando la tecnologia CRISPR) sta cambiando in modo permanente la linea germinale di queste formiche e con lo scopo specifico di cambiare il loro comportamento sociale. I tecnocrati non considerano l'etica o i risultati sfavorevoli che si verificheranno sicuramente. ⁃ Editor TN
La tecnologia di modifica genetica chiamata CRISPR ha rivoluzionato il modo in cui viene studiata la funzione dei geni. Finora, CRISPR è stato ampiamente utilizzato per modificare con precisione organismi monocellulari e, soprattutto, tipi specifici di cellule all'interno di organismi più complessi. Ora, due team indipendenti di investigatori stanno segnalando che il CRISPR è stato usato per manipolare le uova di formica, portando a cambiamenti germinali che si verificano in ogni cellula degli animali adulti nell'intera colonia di formiche. I documenti appaiono agosto 10 in Cella.
"Questi studi sono la prova del principio che si può fare genetica nelle formiche", afferma Daniel Kronauer, assistente professore presso la Rockefeller University e autore senior di uno degli studi. “Se sei interessato a studiare i comportamenti sociali e le loro basi genetiche, le formiche sono un buon sistema. Ora, possiamo eliminare qualsiasi gene che pensiamo possa influenzare il comportamento sociale e vederne gli effetti ".
Poiché vivono in colonie che funzionano come superorganismi, le formiche sono anche un modello prezioso per lo studio di sistemi biologici complessi. Ma le colonie di formiche sono state difficili da coltivare e studiare in laboratorio a causa della complessità dei loro cicli di vita.
Le squadre hanno trovato un modo per aggirare questo, usando due diverse specie di formiche. Il team Rockefeller impiegava una specie chiamata formiche di predoni clonali (Ooceraea biroi), che manca di regine nelle loro colonie. Invece, le singole uova non fecondate si sviluppano come cloni, creando un gran numero di formiche che sono geneticamente identiche attraverso la partenogenesi. "Ciò significa che utilizzando CRISPR per modificare le singole uova, possiamo far crescere rapidamente colonie contenenti la mutazione genetica che vogliamo studiare", dice Kronauer.
L'altro team, una collaborazione tra ricercatori della New York University e la NYU School of Medicine, l'Arizona State University, la Perelman School of Medicine presso l'Università della Pennsylvania e la Vanderbilt University. , formiche saltanti indiane usate (Harpegnathos saltator). "Abbiamo scelto questa specie perché ha una caratteristica peculiare che rende facile trasformare i lavoratori in regine", afferma Claude Desplan, Silver Professor alla NYU e uno degli autori senior del secondo studio. Se la regina muore, le giovani formiche operaie inizieranno a duellare per il dominio. Alla fine, una di loro diventa una "pseudoqueen", chiamata anche gamergate, e può deporre le uova.
"In laboratorio, possiamo iniettare qualsiasi embrione lavoratore per cambiare il suo corredo genetico", dice Desplan. "Quindi convertiamo il lavoratore in una pseudoqueen, che può deporre le uova, propagare i nuovi geni e generare una nuova colonia".
Desplan, co-autore senior Danny Reinberg, ricercatore dell'Howard Hughes Medical Institute presso la NYU Langone, e Shelley Berger, professoressa dell'Università Daniel S. Och nei dipartimenti di Biologia cellulare e dello sviluppo e Biologia alla Penn, hanno iniziato a studiare queste formiche diversi anni fa come un modo per conoscere l'epigenetica, che si riferisce ai cambiamenti nell'espressione genica piuttosto che ai cambiamenti nel codice genetico stesso. "Le regine e le formiche operaie sono geneticamente identiche, essenzialmente sorelle gemelle, ma si sviluppano in modo molto diverso", dice Desplan. "Questo li rende un buon sistema per studiare il controllo epigenetico dello sviluppo."
Il gene che entrambi i gruppi di ricerca hanno eliminato con CRISPR è chiamato orco (corecettore del recettore dell'odore). Le formiche hanno 350 geni per i recettori odoranti, un numero proibitivo da gestire individualmente. Ma a causa della biologia unica di come funzionano i recettori - un grande colpo di fortuna, in questo caso - gli investigatori sono stati in grado di bloccare la funzione di tutti e 350 con un unico knockout. "Ognuno di questi recettori deve collaborare con il corecettore Orco per essere efficace", afferma Waring Trible, uno studente nel laboratorio di Kronauer e primo autore dello studio Rockefeller. Una volta eliminato il gene, le formiche sono state effettivamente ciechi ai segnali dei feromoni che normalmente usano per comunicare. Senza quei segnali chimici, diventano asociali, vagano fuori dal nido e non riescono a cercare cibo.
