Работа ученых стала настоящим научным прорывом, потому что раньше генная инженерия у пауков считалась практически невозможной из-за сложной геномной структуры этих животных, их склонности к каннибализму и трудностей при выращивании потомства в лабораторных условиях.
Для эксперимента исследователи из Университета Байройта выбрали обычного домашнего паука — Parasteatoda tepidariorum. В неоплодотворенные яйца паука с помощью микроскопической иглы была введена цепочка ДНК, которая содержала в себе ген, ответственный за производство белка с красным флуоресцентным свечением. Чтобы провести процедуру максимально точно, самок предварительно ненадолго усыпили с помощью углекислого газа. После введения ДНК и восстановления активности пауков их спаривали с самцами. Потомство этих пар вместо обычной паутины произвело шелковую нить, которая светится красным флюоресцентным светом, что стало прямым доказательством успешного внедрения гена без нарушения механизмов формирования паутины.
По словам профессора Томаса Шайбеля, руководившего исследованием, впервые удалось доказать, что технологию CRISPR-Cas9 можно использовать не только для выключения определенных генов, но и для точного внедрения нужных последовательностей в ДНК. Это открывает широчайшие перспективы в области материаловедения и биотехнологий. Паучий шелк давно признан одним из самых ценных и уникальных природных материалов: он сочетает в себе легкость, прочность, эластичность и при этом является биоразлагаемым. Теперь же, благодаря генной модификации, свойства паутины можно будет дополнительно усиливать или наделять этот материал принципиально новыми функциями — например, способностью светиться в темноте или переносить на себе активные молекулы.
Эксперименты ученых не ограничились одним лишь созданием светящегося шелка. В рамках того же исследования они применили еще одну технологию, CRISPR-KO, которая позволяет «выключать» определенные гены для изучения их функции. Объектом стал ген с обозначением so, который, как предполагали ученые, отвечает за развитие глаз у пауков. В результате его блокировки исследователи действительно получили особей без глаз, что подтвердило роль этого гена в формировании зрительной системы у членистоногих. Такой подход позволит получить важные данные для дальнейшего изучения анатомии и биологии пауков, до сих пор остававшихся в стороне от масштабных генетических исследований.
Работа немецких ученых открывает новое направление в биоинженерии, где паучий шелк может стать основой для создания умных материалов, биосенсоров или компонентов для медицины будущего. И хотя пауки по-прежнему остаются сложными объектами для лабораторной работы, успех CRISPR внушает уверенность в том, что в будущем их уникальные возможности можно будет применять более активно.
Ранее мы рассказывали, как ученые скрестили гены мышей и мамонтов: узнайте, что из этого вышло.
