Shkencëtarët kanë krijuar një kallamar transparent

Një ekip shkencëtarësh ka inxhinieruar gjenetikisht një kallamar albino transparent në laborator. Ekipi hulumtues nga Laboratori Biologjik Detar (MBL) e realizoi këtë sukses të jashtëzakonshëm duke përdorur një lloj të kallamarit bobtail të kolibrit, i njohur si Euprymna berryi.

Ashtu si diçka nga fantashkencë, ekipi ka krijuar një krijesë pothuajse transparente. Është një dritare e gjallë në sistemin nervor të një cefalopodi. Ky është një grup krijesash detare tepër të zgjuara dhe misterioze që përfshin kallamarët, oktapodët dhe sepjet.

Plus, është hera e parë që shkencëtarët kanë qenë në gjendje të mbarështojnë një cefalopod të modifikuar gjenetikisht gjatë brezave të shumtë. E. berryi tani tregon një potencial të jashtëzakonshëm për t’u bërë një organizëm model për studimet që fokusohen në neurobiologjinë e cefalopodëve, midis llojeve të tjera të kërkimit.

Shkencëtari i lartë i MBL Joshua Rosenthal, i cili bashkëdrejtoi studimin me bashkëpunëtorin e MBL Hibbitt, Caroline Albertin, theksoi rëndësinë e këtij zhvillimi.

“Ka shumë biologji tepër interesante që rrethon cefalopodët, ndryshe nga çdo jovertebror tjetër,” tha Rosenthal. “Tani kemi një cefalopod model ku mund të marrim në pyetje funksionin biologjik me rezolucion shumë më të lartë se më parë.”

Cefalopodët janë krijesa magjepsëse. Ata kanë sisteme dhe sjellje nervore shumë më komplekse se shumica e jovertebrorëve. Ata janë nxënës të shpejtë dhe mund të mbajnë mend detyra komplekse. Ata mund të zgjidhin enigma, të përdorin mjete dhe madje të mësojnë vetëm duke parë të tjerët.

Cefalopodët mund të ndryshojnë ngjyrën e tyre për t’u përzier me mjedisin sa hap e mbyll sytë. Ata ndërveprojnë me mjedisin e tyre duke përdorur krahët dhe tentakulat e tyre. Sipas një studimi tjetër të fundit nga MBL, këto krijesa mund të përshtaten me mjediset e ftohta duke ndryshuar ARN-në e tyre në një masë të madhe.

Por studimi i cefalopodëve vjen me sfida. Në kontrast me kërkimin e gjerë mbi mizat e frutave dhe minjtë, mungesa e një organizmi model të qëndrueshëm ka kufizuar të kuptuarit tonë për gjenetikën e cefalopodëve.

Megjithatë, ky studim i ri prezanton E. berryi si një kandidat emocionues. Është e lehtë të shumohet në laborator dhe mund të modifikohet gjenetikisht. Kjo e bën atë një ndryshim të lojës në kërkimin e cefalopodëve.

Albertin, një bashkautor i studimit, është optimist për mundësitë. “Aftësia për të testuar drejtpërdrejt dhe saktë funksionin e gjeneve në një cefalopod model është emocionuese sepse bën të mundur studimin e veçorive që i bëjnë cefalopodët të veçantë – dhe do të jetë një mjet i rëndësishëm për të kuptuar shumë aspekte të ndryshme të biologjisë së tyre unike,” tha ajo. .

Për të krijuar këtë kallamar transparent, ekipi çaktivizoi dy enzima pigmentuese në gjenet e E. berryi duke përdorur modifikimin e gjenomit CRISPR-Cas9. Më pas, Cris Niell nga Universiteti i Oregonit, Eugene dhe Ivan Soltesz nga Universiteti i Stanfordit ekzaminuan aktivitetin e trurit të kallamarit të ndryshuar.

Ata e bënë këtë duke injektuar një ngjyrë fluoreshente në lobin e saj optik. Kjo bojë shkëlqen sa herë që zbulon kalcium. Kjo është një substancë që truri e lëshon kur bëhet aktiv.

Studiuesit më pas e ekspozuan kallamarin ndaj imazheve të ndryshme. Kjo aktivizoi lobin e saj optik dhe bëri që boja të ndizet. I gjithë ky proces u kap duke përdorur një mikroskop. Kur provuan të njëjtën teknikë me një kallamar të rregullt, ngjyrosja e lëkurës së tij pengonte një pamje të qartë të bojës.

Rosenthal shpjegoi implikimet e këtij zbulimi, duke thënë se “na lejon të shikojmë funksionin e gjeneve dhe trurin e cefalopodëve në mënyra që nuk mund të bënim më parë”.

Ai hap rrugë të reja për studiuesit e interesuar të studiojnë se si transmetohen sinjalet përmes trurit të cefalopodëve. Ata tani mund të rritin kallamarët transparentë dhe të kryejnë eksperimente të ngjashme me bojën e aktivizuar nga kalciumi.

Studimi zbuloi gjithashtu një aspekt të ri të biologjisë së E. berryi. Kur ata çaktivizuan gjenin e parë të pigmentimit, të njohur si TDO, ata prisnin të prodhonin një kallamar albino.

Ky ishte një supozim i arsyeshëm sepse ata e kishin bërë këtë me një specie të ndryshme kallamarësh. Në një studim të vitit 2020, ata përdorën specien Doryteuthis.

Çuditërisht, pasardhësit e E. berryi që rezultuan ende shfaqnin ngjyrosje. Më pas shkencëtarët zbuluan se një enzimë e dytë e quajtur IDO po gjeneronte gjithashtu pigment.

Ky ishte një funksion i panjohur më parë te cefalopodët. Arsyeja pse E. berryi ka dy enzima që kryejnë të njëjtën detyrë në dukje mbetet një mister për momentin.

Drejtuesit e studimit, Rosenthal, Albertin dhe ekipi i tyre, kanë shpresa të mëdha se shkencëtarët e tjerë do të zhyten më thellë në eksplorimin e biologjisë së E. berryi. Ata janë të prirur të shohin kallamarin albino të ndarë me komunitetin e gjerë të kërkimit. Kjo do të ndihmojë në zbulimin e më shumë mistereve në dukje të pafundme të biologjisë së cefalopodëve.

Rosenthal e shprehu qartë këtë ndjenjë, “Ne duam t’i shohim këto kafshë të ndara me komunitetin e kërkimit. Cefalopodët përmbajnë thesare të reja biologjike. Ne duam të shohim njerëz që i përdorin ato për të bërë pyetje që të shkaktojnë mendime dhe të dalin me gjetje të reja.”

Si përmbledhje, krijimi i këtij kallamari transparent të krijuar gjenetikisht, një lloj albino i Euprymna berryi, është një hap i rëndësishëm përpara në kuptimin tonë të cefalopodëve. Ky version i ri i kallamarit të kolibrit do t’u mundësojë studiuesve të studiojnë këto kafshë detare intriguese në mënyra që nuk kemi mundur kurrë më parë.

Shpresa e ekipit hulumtues është se kjo do të nxisë studime të mëtejshme dhe do të provokojë pyetje që provokojnë mendime. Kjo përfundimisht do të na ndihmojë të gjithëve të kuptojmë më mirë botën e pabesueshme të cefalopodëve.

Kallamarët janë krijesa magjepsëse dhe i përkasin klasës Cefalopoda, e cila përfshin gjithashtu oktapodët, sepjet dhe nautiluset. Ata njihen për pamjen e tyre të veçantë.

Kallamarët kanë një trup të butë dhe formë të zgjatur, një kokë të rrethuar nga krahë individualë dhe dy tentakula më të gjata.

Janë të njohura rreth 300 lloje kallamarësh, me përmasa të mëdha. Kallamari më i vogël, kallamari pigme, mund të jetë më pak se një inç i gjatë, ndërsa specia më e madhe, kallamari kolosal, mund të arrijë deri në 46 metra gjatësi. Kallamari vampir është një tjetër specie e njohur.

Kallamarët kanë një trup të butë dhe fleksibël të mbuluar me një shtresë të hollë lëkure. Nën lëkurë, disa specie kanë një strukturë të fortë, në formë pendë të quajtur stilolaps. Ata kanë një sqep të mprehtë të bërë nga keratin, i njëjti material si thonjtë e njeriut, të cilin e përdorin për të kapur dhe vrarë prenë e tyre.

Kallamarët kanë dhjetë shtojca: tetë krahë më të shkurtër dhe dy tentakula më të gjata. Tentakulat zakonisht përdoren për të kapur gjahun, e cila më pas drejtohet drejt gojës me ndihmën e krahëve më të shkurtër.

Shumica e kallamarëve kanë një qese boje, e cila mund të nxjerrë një re me bojë të errët për të ngatërruar grabitqarët dhe për të lehtësuar një arratisje të shpejtë.

Kallamarët janë notarë të shkëlqyer. Ata lëvizin me anë të shtytjes së avionit – duke thithur ujin në zgavrën e tyre të mantelit dhe më pas duke e nxjerrë me forcë përmes një strukture të ngjashme me hinkë, duke i shtyrë ato prapa.

Shumë kallamarë kanë aftësinë të ndryshojnë ngjyrën dhe madje edhe strukturën e tyre, falë qelizave të veçanta të lëkurës të quajtura kromatofore. Kjo aftësi ndihmon në kamuflim, komunikim dhe gjueti.

Kallamarët kanë sy shumë të zhvilluar të ngjashëm me ata të njerëzve. Kjo u lejon atyre të shohin mirë si në kushte të ndritshme ashtu edhe në kushte të errëta.

Kallamarët janë një nga jovertebrorët më inteligjentë. Disa specie shfaqin sjellje komplekse si zgjidhja e problemeve dhe përdorimi i mjeteve. Kjo i bën ata të aftë të përshtaten më mirë me ndryshimet klimatike.

Kallamarët janë mishngrënës dhe kryesisht ushqehen me peshq, krustace dhe kallamarë të tjerë. Ata janë gjithashtu pre e llojeve të ndryshme duke përfshirë peshkaqenë, kallamarët e tjerë, zogjtë e detit dhe balenat.

Riprodhimi i kallamarit përfshin kallamarin mashkull që depoziton një paketë sperme në trupin e femrës. Më pas, femra lëshon vezë, të cilat i ngjit në fund të detit ose në nënshtresa të tjera. Shumica e kallamarëve vdesin pas riprodhimit.

Disa lloje kallamarësh mund të prodhojnë dritë. Ky është një fenomen i njohur si biolumineshencë, të cilin ata e përdorin për komunikim, për të tërhequr gjahun ose për të shmangur grabitqarët.

Disa lloje kallamarësh, si kallamari i bishtit të Havait, kanë një marrëdhënie simbiotike me bakteret biolumineshente, të cilat i ndihmojnë ata të kamuflohen.

Ju lutemi vini re se informacioni mund të ndryshojë shumë nga një specie kallamarësh në tjetrën. Jo të gjithë kallamarët kanë karakteristikat e përmendura më sipër. Gjithashtu, shkencëtarët dhe studiuesit vazhdojnë të bëjnë zbulime të reja rreth kallamarëve dhe sjelljes së tyre.

CRISPR-Cas9, shkurt për “Përsëritje të shkurtra palindromike të grumbulluara rregullisht në intervale dhe proteina 9 e lidhur me CRISPR”, është një mjet revolucionar në fushën e gjenetikës. Shkencëtarët e MBL përdorën këtë metodë për të krijuar kallamarin transparent.

Rrjedh nga një mekanizëm mbrojtës i përdorur nga bakteret, ai është përshtatur për të modifikuar gjenomet – grupin e plotë të materialit gjenetik të pranishëm në një qelizë ose organizëm.

CRISPR-Cas9 funksionon duke përdorur një ARN udhëzuese (gRNA) për të lokalizuar sekuenca specifike të ADN-së brenda një gjenomi. ARN-ja udhëzuese çiftëzohet me proteinën Cas9, në thelb duke e udhëhequr atë në vendndodhjen e saktë në ADN.

Pasi në vendndodhjen e duhur, proteina Cas9 vepron si një palë ‘gërshërë molekulare’, duke prerë ADN-në në pikën e specifikuar. Makineri riparimi i vetë qelizës rregullon thyerjen pasi të pritet ADN-ja. Kjo mund të sjellë ndryshime (mutacione) në sekuencë. Shkencëtarët gjithashtu mund të ofrojnë një shabllon për procesin e riparimit, duke ndryshuar kështu saktësisht informacionin gjenetik.

Fuqia e CRISPR-Cas9 është se i lejon shkencëtarët të shtojnë, heqin ose ndryshojnë pjesë specifike të sekuencës së ADN-së së një organizmi, duke siguruar një nivel saktësie, efikasiteti dhe fleksibiliteti të padisponueshëm më parë në inxhinierinë gjenetike. Kjo ka implikime të gjera në fusha si mjekësia, bujqësia dhe kërkimi bazë biologjik.

Disa nga aplikimet e mundshme të CRISPR-Cas9 përfshijnë trajtimin e çrregullimeve gjenetike, krijimin e bimëve rezistente ndaj sëmundjeve, luftimin e dëmtuesve, eliminimin e sëmundjeve të përhapura nga insektet (si malaria) dhe shumë më tepër. Në kërkime, ai i lejon shkencëtarët të eksplorojnë funksionin e gjeneve të ndryshme duke krijuar organizma ku ato gjene janë modifikuar ose hequr.

Ndërsa përfitimet e mundshme të CRISPR-Cas9 janë të mëdha, përdorimi i tij ngre gjithashtu konsiderata të rëndësishme etike. Për shembull, ndryshimet në linjën e embrionit të njeriut (d.m.th., vezët ose spermatozoidet) mund të kalojnë te brezat e ardhshëm, duke ngritur shqetësime për pasoja të paparashikuara. Ekziston gjithashtu mundësia për keqpërdorim, si krijimi i “foshnjave projektuese” me tipare specifike gjenetike.

Që nga përditësimi im i fundit në shtator 2021, kërkimi është në vazhdim për të rafinuar teknikën dhe për të minimizuar efektet jashtë objektivit (modifikime të paqëllimshme në ADN), për të përmirësuar metodat e shpërndarjes dhe për të adresuar implikimet etike të redaktimit të gjenomit.

Në përmbledhje, CRISPR-Cas9 është një mjet i fuqishëm që ka revolucionarizuar kërkimin gjenetik, duke ofruar potencialin për të trajtuar një sërë problemesh, nga sëmundjet gjenetike te siguria ushqimore. Megjithatë, ai gjithashtu ngre pyetje të rëndësishme etike që shoqëria duhet t’i adresojë.