Муравьиной тропой

Первые генетически модифицированные муравьи указали направление эволюции общественных насекомых. С подробностями — Sciencemag.org.

Колонии муравьев являют собой пример идеальной кооперации: каждый член сообщества выполняет свою задачу в тесном сотрудничестве с остальными, и такое сообщество иногда называют “сверхорганизмом”. В исследовании с применением генной инженерии, которое провели эволюционный биолог Даниэль Кронауэр (Daniel Kronauer) из Рокфеллеровского университета в Нью-Йорке (Rockefeller University in New York City) с коллегами, установлено, что социальность муравьев имеет запаховую природу. Вывести линии генетически модифицированных общественных насекомых довольно трудно. Даже если изменить геном отдельной особи, отложенные ею яйца остаются недоразвитыми, потому что и этот процесс требует участия других членов сообщества — рабочих муравьев. Кронауэр обратился к муравьиному виду под названием Ooceraea biroi, или клоны-налетчики. В отличие от других общественных насекомых, в колониях этого вида муравьев нет цариц. Репродукция происходит за счет того, что каждая особь откладывает неоплодотворенные яйца, которые развиваются как клоны в таких же самок. Это значит, что, как только модифицируется геном индивидуального муравья, можно ждать генетически модифицированную линию. Для генетической модификации клонов-налетчиков аспиранты Кронауэра и соавторы по статье, выложенной на сервер препринтов по биологии bioRxiv, Уоринг Трайбл (Waring Trible) и Леонора Оливос-Сиснерос (Leonora Olivos-Cisneros) применили метод геномного редактирования CRISPR, который позволяет вносить точные изменения. 

Два с лишним года назад ученые выяснили, что яйца, отложенные муравьями, испускают запах, блокирующий откладывание яиц другими взрослыми особями колонии. После этого открытия стала возможна синхронизация производства яиц путем изоляции особей, что позволило получить достаточное для работы количество материала, который был подвергнут генетической модификации, а именно разрушению гена orco, отвечающего за синтез белка в специализированных запахочувствительных нервных клетках муравьиных антенн, одорантных рецепторах. Как отмечает издание Sciencemag.com, у муравьев таких рецепторов больше, чем у кого-либо из насекомых, их 350, тогда как, например, у дрозофилы — всего 46. Поведение и анатомия головного мозга у муравьев с поврежденным геном orco оказались существенно измененными. В частности, молодые трансгенные особи, в отличие от своих обыкновенных сестер, были очень подвижны, но не могли идти по следу других муравьев, что принципиально важно для поддержания целостности колонии и ее слаженной работы.