Біологи створили мурах потрібного розміру
Відомо, що зовнішній вигляд людини або тварини визначається не тільки генетичними факторами, але і впливом навколишнього середовища (або так званими епігенетичними факторами). Як від зовнішніх впливів, так і від "програми", Закладеної в ДНК, залежать зростання, колір шкіри, схильність до повноти або її відсутність, рівень інтелекту, схильність до розвитку деяких захворювань і багато іншого. Якщо ген, переданий від батьків, визначає присутність у сина тієї чи іншої властивості, то епігенетичні фактори впливають на експресію цього гена, а за фактом на те наскільки сильно проявиться у індивіда дана успадкована риса.
Відео: Архів статей з Інопреси наукової тематики 2008-2014 роки
Регуляція ступеня метилювання гена EGFR дозволила варіювати розміри мурах (фото M lanie Couture, Dominic Ouellette).
Відео: Квантовий комп`ютер // Науковий тиць
Команда дослідників з університету Макгілла в Канаді вирішила з`ясувати, які біологічні основи впливу епігенетичних факторів на розвиток організму і прояв у нього певних рис. Як неважко здогадатися, ця інформація дозволить вченим в майбутньому створювати організми з потрібними властивостями (наприклад, корів з більшою м`язовою масою і сильним імунітетом).
Однак в ході нинішньої роботи модельними тваринами виступили аж ніяк не ссавці, а куди більш прості комахи, а саме мурашки виду Camponotus floridanus, також відомі як флоридські мурахи-шашелі. Вибір припав саме на цих створінь в силу присутності у них певної особливості.
Ці мурахи, так само як і інші представники надродини мурашиних, ділять свої обов`язки. Матка займається відкладанням яєць, тоді як робочі мурахи в колонії беруть на себе роботу з добування їжі, захисту колонії від чужинців і паразитів, побудови мурашника і так далі.
Однак саме представники виду C. floridanus мають одну відмінність: робочі мурахи в їх колоніях діляться на два види - старших і молодших. Молодші, довжина тіла яких становить не більше 6 міліметрів, вирощують молодь і добувають їжу. Старші, які вдвічі більше молодших, захищають мурашник від загарбників і паразитів. При цьому представники обох "класів" не відрізняються один від одного генетично. Відмінність лише в тому, як вони харчуються і живуть, тобто в факторах середовища.
Дослідники вирішили вивчити вплив факторів середовища, що визначають розмір тіла комах і як наслідок спеціалізацію мурах. Для початку вони використовували дані, отримані за результатами секвенування генома мурашей.
Як з`ясували дослідники згодом, найбільше на зростання і, відповідно, соціальний статус у комах впливає метилювання ДНК.
Тут варто зробити відступ, щоб згадати, для чого потрібно метилювання ДНК. У клітинах цей процес зазвичай запускається, щоб дезактивувати різні гени. Останні дослідження в області епігенетики довели, що метилування ДНК може впливати на зростання у громадських комах. Так, раніше вчені з`ясували, що скорочення рівня метилування ДНК у бджоли дозволяє виростити з неї матку.
Професор Моше Шиф, провідний автор нового дослідження (фото McGill University).
В ході експерименту вчені вводили личинкам мурах-червиць з`єднання, які сприяли збільшенню або зниження у них рівня метилування ДНК. Як і очікувалося, це вплинуло як на зростання, так і на майбутню спеціалізацію комах.
Відео: Природничі науки
При збільшенні або зниженні ступеня метилювання гена EGFR, що відповідає за контроль зростання, вчені навчилися варіювати розміри мурах, які генетично майже не відрізнялися один від одного. Тобто з самого початку практично однакових комах дослідники створили цілий ряд "близнюків", І кожна наступна особина в цьому ряду була більшою за попередню. По суті, з`ясувалося, що чим нижче ступінь метилування EGFR, тим крупніше виявляється "отримане" комаха.
Як пояснюють дослідники, метилування ДНК як білила, які художник додає в фарбу на своїй палітрі, щоб створити цілий спектр відтінків кольору різної інтенсивності (колір в даному випадку і є потрібна риса).
Ті мурахи, які отримували препарати, що збільшують рівень метилування, ставали молодшими працівниками, які видобувають їжу і доглядають за молоддю. Личинки, яким навмисно знижували рівень метилування, ставали старшими працівниками і розвивалися до відповідних розмірів.
"Ми з`ясували, що змінюючи ступінь метилування одного конкретного гена, в даному випадку гена EGFR, який впливає на інші ділянки ДНК, можна впливати на всі інші гени, що беруть участь в клітинному зростанні", - Розповідає співавтор дослідження Себастіан Альварадо (Sebastian Alvarado) зі Стенфордського університету.
Відео: [Гідропонна грядка цибульне щастя]
Суть відкриття канадських учених полягає у визначенні механізмів, за допомогою яких середовище взаємодіє зі специфічними генами. Це означає, що зовнішні чинники мають таку ж ступінь впливу на особливості організму, як і його генетична "програма".
У майбутньому це відкриття може привести до розробки ефективної епігенетичної терапії, яка буде впливати на різні риси у людей і тварин і дозволяти отримувати потрібні. Таким чином буде не тільки здійснений прорив в медицині, але і зміняться принципи ведення сільського господарства.
Стаття з результатами дослідження була опублікована в журналі Nature Communications.
