Modificarea unei gene cu CRISPR a schimbat modul în care o coajă de melc spiralează

Un doctor de spin genetică stabilește cojile de melc să se rotească în sensul acelor de ceasornic, confirmă o nouă cercetare. Și răsturnarea acestei povești vine la început – când embrionii de melc sunt doar celule unice.

Deși majoritatea melcilor de iaz (Lymnaea stagnalis) au cochilii care se rotesc în sensul acelor de ceasornic, câțiva au luat o viraj la stânga, curlându-se în sens invers acelor de ceasornic. Cercetătorii au avut dovezi puternice că o mutație într-o genă numită Lsdia1 a provocat contrarevoluția, dar a existat posibilitatea ca asemenea Lsdia2 ar putea fi implicată gena. Cele două gene sunt identice în proporție de 89,4 la sută, așa că a fost dificil să descoperi cine era responsabil.

Lucrând la Universitatea de Științe din Tokyo, chimistul și biologul Reiko Kuroda și colegul Masanori Abe au tăiat Lsdia1 cu editorul de gene CRISPR/Cas9. Snip-ul a făcut o mutație în genă care ar putea fi transmisă generațiilor viitoare. Melcii care au moștenit două copii editate ale genei au dezvoltat cochilii de tip stânga sau stânga, spun cercetătorii, care s-au mutat la Universitatea Chubu din Kasugai, Japonia.

Realizarea – raportată pe 14 mai în Dezvoltare – este prima dată când cercetătorii au reușit să facă schimbări ereditare în genele melcului, spune geneticianul evoluționist Angus Davison de la Universitatea din Nottingham din Anglia. Echipele conduse de Davison și Kuroda au publicat anterior dovezi în mod independent Lsdia1 este responsabil pentru întorsătură, dar noua lucrare oferă dovada definitivă, spune Davison.

melc STEA Un melc de grădină stângaci pe nume Jeremy, fotografiat aici deasupra unui melc dreptaci, a devenit celebru în 2016, când Angus Davison, genetician evoluționist la Universitatea din Nottingham din Anglia, a anunțat căutarea unui partener stângaci. Similar cu noile cercetări care constată că mutațiile în Lsdia1 gena determină cojile de melci de iaz să se rotească în sens invers acelor de ceasornic, Davison a sugerat că melcii de grădină (Cornu aspersum) cu cochilii care se învârte în stânga, cum ar fi Jeremy, pot avea mutații într-o genă cu aceeași funcție ca și Lsdia1. A. Davison

În noul studiu, Kuroda și Abe au constatat, de asemenea, că Lsdia1 face ca scheletul intern al celulelor – citoscheletul – să se încline la stânga sau la dreapta foarte devreme, când embrionii de melc sunt doar celule unice. Găsirea acelei întorsături timpurii rezolvă un mister de lungă durată: când începe asimetria?

La fel ca melcii, oamenii și multe alte organisme sunt asimetrice, organele interne crescând pe anumite părți ale corpului. Această asimetrie este necesară pentru a plia intestinele care au de multe ori lungimea corpului într-un mod ordonat într-un spațiu relativ mic, spune Martin Blum, biolog de dezvoltare la Universitatea Hohenheim din Stuttgart, Germania. Două gene, nodal și Pitx, sunt cunoscute a fi implicate în a da naștere acelei asimetrii, fiind produse doar pe o parte a embrionului. Embrionii de melc editați de gene au activat acele gene într-un model care este o imagine în oglindă cu cel al melcilor care se rotesc în dreapta, creând stângaci, au descoperit cercetătorii.

GENERAȚIA STÂNGA Înainte ca Jeremy să moară în 2017, melcul a fost împerecheat cu alți doi perechi stângaci și a produs descendenți care erau, de asemenea, stângaci, ilustrați aici la aproximativ dimensiunea vârfului unui pix. Melcii de grădină preferă să se împerecheze cu alți melci, deși sunt hermafrodiți, cu organe reproducătoare atât masculine, cât și feminine și sunt capabili să facă urmași singuri. A. Davison

„Acum știm că începe în embrionul simetric”, spune Blum. Lsdia1Proteina lui tragește citoscheletul, ceea ce duce celulele să se dividă într-un model în spirală. Asta provoacă cumva nodal și Pitx a porni pe o parte a embrionului. „Această ghicitoare este rezolvată”, spune el, dar încă mai lipsesc câțiva pași pentru a conecta modul în care deformarea diviziunii celulare duce la activitatea celor două gene. Kuroda spune că lucrează pentru a completa detaliile.

În timp ce versiunea care se învârte la stânga a Lsdia1 poate ajuta cercetătorii să înțeleagă asimetria, probabil că nu este foarte util pentru melci în sălbăticie. Melcii care se învârte la stânga au probleme cu ecloziunea și să găsească pereche, spune Davison. „Dacă ești un melc în sălbăticie, jocul s-a terminat pentru acea mutație.”