Ερευνητές στη Γερμανία δημιούργησαν τις πρώτες γενετικά τροποποιημένες αράχνες χρησιμοποιώντας την τεχνολογία CRISPR, οι οποίες έχουν τη δυνατότητα να υφαίνουν φθορίζον κόκκινο μετάξι. Αν και οι αράχνες παραμένουν οικιακές και δεν έχουν αποκτήσει υπερηρωικές ικανότητες, ορισμένες από αυτές στερούνται ματιών.
Οι επιστήμονες, επισημαίνοντας το ανεκμετάλλευτο δυναμικό του μεταξιού αράχνης, επιχείρησαν να ενσωματώσουν μια αλληλουχία γονιδίων για την παραγωγή σπιδροϊνών, καταδεικνύοντας την επιτυχία της διαδικασίας. Η μελέτη αυτή ανοίγει νέους δρόμους για την εφαρμογή της γενετικής τροποποίησης σε αράχνες, με στόχο την αξιοποίηση των μοναδικών ιδιοτήτων του μεταξιού τους.
Πιο αναλυτικά
Αυτές οι αράχνες είναι απίθανο να δημιουργήσουν υπερήρωες (προς το παρόν). Δεν είναι ραδιενεργές και, παρόλο που το DNA τους έχει αλλοιωθεί, τίποτα δεν έχει αλλάξει στο δηλητήριό τους. Εξακολουθούν να είναι συνηθισμένες οικιακές αράχνες – ως επί το πλείστον.
Ως αποτέλεσμα των γενετικών τροποποιήσεων των ερευνητών, ορισμένες από τις αράχνες δεν έχουν μάτια, ενώ άλλες απέκτησαν τη νέα ικανότητα να υφαίνουν φθορίζον κόκκινο μετάξι.
Οι επιστήμονες το κατάφεραν αυτό, χρησιμοποίησαν το εργαλείο επεξεργασίας γονιδίων CRISPR-Cas9, το οποίο επιτρέπει στους ερευνητές να κόβουν το γονιδίωμα ενός κυττάρου σε συγκεκριμένες θέσεις και να αφαιρούν ή να εισάγουν αλληλουχίες.
Αν αναρωτιέστε γιατί το έκαναν αυτό, επρόκειτο σε μεγάλο βαθμό για μια απόδειξη της ιδέας. Οι ερευνητές διαισθάνθηκαν ένα ανεκμετάλλευτο δυναμικό – δεδομένων, μεταξύ άλλων, των μοναδικών ιδιοτήτων του μεταξιού της αράχνης – όταν συνειδητοποίησαν ότι αυτή η τεχνολογία επεξεργασίας γονιδίων δεν είχε εφαρμοστεί σε αράχνες.
«Λαμβάνοντας υπόψη το ευρύ φάσμα πιθανών εφαρμογών, προκαλεί έκπληξη το γεγονός ότι μέχρι σήμερα δεν έχουν διεξαχθεί μελέτες που να χρησιμοποιούν το CRISPR-Cas9 σε αράχνες», λέει ο επικεφαλής συγγραφέας Thomas Scheibel, βιοχημικός στο Πανεπιστήμιο του Bayreuth.
Οι αράχνες είναι θαύματα της φύσης. Έχουν επιτύχει εντυπωσιακή εξελικτική επιτυχία, καθώς υπάρχουν εδώ και περίπου 400 εκατομμύρια χρόνια και έχουν διαφοροποιηθεί σε περισσότερα από 50.000 γνωστά είδη . Κατατάσσονται έβδομες σε συνολική ποικιλομορφία ειδών μεταξύ όλων των τάξεων οργανισμών.
Το μετάξι τους παρουσιάζει ιδιαίτερο ενδιαφέρον.
Οι άνθρωποι προσπαθούσαν από καιρό να αξιοποιήσουν τη μαγεία του μεταξιού της αράχνης, αλλά χωρίς αποτέλεσμα. Οι περισσότερες αράχνες είναι εδαφικοί θηρευτές που δεν ανέχονται την παρέα, κάτι που μας εμποδίζει να τις εκτρέφουμε σαν μεταξοσκώληκες.
Ενώ τα συνθετικά μεταξωτά αράχνης βελτιώνονται ραγδαία – φέρεται τώρα να ανταγωνίζονται το πρωτότυπο – οι ερευνητές υποστηρίζουν ότι μπορεί να υπάρχει ακόμα μοναδική αξία στην εκμάθηση της επεξεργασίας των γονιδίων για το μετάξι της αράχνης in vivo.
Έχοντας καθιερώσει μια διαδικασία για γενετική τροποποίηση στις οικιακές αράχνες, το επόμενο βήμα ήταν να πειραματιστούν με τα γονίδια του μεταξιού. Οι ερευνητές επέλεξαν ένα γονίδιο για την παραγωγή σπιδροϊνών – των κύριων πρωτεϊνών στο μετάξι της αράχνης – που βρίσκονται στον ισχυρότερο τύπο μεταξιού αράχνης .
Όπως και στο προηγούμενο πείραμα, ενέκριναν ένα στοχευμένο διάλυμα σε θηλυκές αράχνες, αυτή τη φορά με μια γονιδιακή αλληλουχία για μια κόκκινη φθορίζουσα πρωτεΐνη.
Μερικά αράχνες αργότερα ύφαναν κόκκινο φθορίζον μετάξι, παρέχοντας στοιχεία για μια επιτυχημένη «εισαγωγή» της αλληλουχίας γονιδίων σε μια πρωτεΐνη μεταξιού.
«Έχουμε δείξει, για πρώτη φορά παγκοσμίως, ότι το CRISPR-Cas9 μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την ενσωμάτωση μιας επιθυμητής αλληλουχίας σε πρωτεΐνες μεταξιού αράχνης, επιτρέποντας έτσι τη λειτουργικοποίηση αυτών των ινών μεταξιού», λέει ο Scheibel .
Δείτε ΦΩΤΟ ΕΔΩ
Η μελέτη δημοσιεύτηκε στο Angewandte Chemie .
