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科学家基因编辑设计"超级果蝇",对有毒植物产生抗性

2019-10-08     来源:新浪红黑大战

 

美国加州大学伯克利分校的科学家将果蝇幼蛆赋予黑脉金斑蝶(以马利筋为食的一种蝶类)的特性,他们的努力被认为是人类首次对动物进行基因改良,使其幸存于完全不同的环境,同时食物和掠食者也发生了改变。

  新浪红黑大战讯 北京时间10月8日消息,据国外媒体报道,目前,科学家在基因编辑领域获得了重大进展,他们在实验室培育出一种对有毒植物产生抗性的“超级果蝇”。

在自然环境中,果蝇如果吃了马利筋(一种黏性充满汁液的植物)就会死亡,之后果蝇的尸体会被饥饿的青蛙和鸟类吞食,现在科学家对果蝇DNA进行编辑,使它们吃有毒的马利筋不会死亡,当青蛙和鸟类吞食会将果蝇呕吐出来。

  美国加州大学伯克利分校的科学家将果蝇幼蛆赋予黑脉金斑蝶(以马利筋为食的一种蝶类)的特性,他们的努力被认为是人类首次对动物进行基因改良,使其幸存于完全不同的环境,同时食物和掠食者也发生了改变。

  在自然环境中,果蝇如果吃了马利筋(一种黏性充满汁液的植物)就会死亡,之后果蝇的尸体会被饥饿的青蛙和鸟类吞食,现在科学家对果蝇DNA进行编辑,使它们能够吃有毒的马利筋而不会死亡,当青蛙和鸟类吞食它们时,会将果蝇呕吐出来。

  诺亚·怀特曼(Noah Whiteman)教授带领的研究小组利用CRISPR-Cas9基因编辑技术编辑修改了果蝇DNA,他们对果蝇的1个基因进行了3次CRISPR编辑,使其基因突变符合黑脉金斑蝶的特性,能够吃马利筋,并产生对该植物毒素的抗性。

  这些变异使得果蝇能够吃到其它昆虫无法进食的有毒植物,这正是黑脉金斑蝶在北美洲和中美洲兴旺的重要原因,实验证明具有三重基因突变的“超级果蝇”对马利筋植物毒素的敏感性比野生果蝇低1000倍。

黑脉金斑蝶幼虫可以吃马利筋,而马利筋对于鸟类和青蛙而言是一种有毒植物。

  怀特曼教授说:“我们所做的就是进行3次CRISPR基因编辑,这样就产生了超级果蝇。”但对我而言,最令人感到惊奇的是我们能够以一种在细胞系之外从未有过的方式测试进化假说,如果未采用CRISPR技术进行基因突变,果蝇就不会具备特殊的抗毒性。

  然而,黑脉金斑蝶对马利筋毒性的抵抗性是需要付出代价的,因为这种蝴蝶需要更长的时间才能从伤病中恢复过来。怀特曼称,这表明基因突变是具有代价的,例如:神经系统的恢复等,但是通过该方式避开掠食者攻击的好处是不言而喻,如果面临选择死亡和接受毒素,人们通常会选择后者,即使该过程有一定的代价。目前这项最新研究报告发表在《自然》杂志上。

  CRISPR基因编辑技术是如何工作?

  CRISPR基因编辑技术正被越来越多地用于健康研究,可改变身体组成部分,在基本层面上,CRISPR技术就是一种剪切和粘贴DNA的操作。

  从技术上它被称为CRISPR-Cas9,该过程涉及发送DNA新链和酶,在实验生物体进行基因编辑,对于人类,基因是人体许多进程和特征的蓝图,它们决定着一切,从眼睛和头发的颜色,到人们是否患了癌症。

  CRISPR-Cas9的组成部分——DNA序列和植入所需的酶,通常是通过一种无害病毒作为载体进入人体的,这样科学家便能控制它们的活动范围。

  Cas9酶可以切断DNA链,有效地关闭一个基因,或者移除DNA片段,由CRISPRs进行取代,CRISPRs是植入身体改变基因的新片段,其效果是预先设定好的。

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文章关键字: 果蝇  基因编辑  抗性

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