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科學家基因編輯設計"超級果蠅",對有毒植物產生抗性

http://finance.sina.com   2019年10月07日 17:23   北京新浪網

美國加州大學伯克利分校的科學家將果蠅幼蛆賦予黑脈金斑蝶(以馬利筋爲食的一種蝶類)的特性,他們的努力被認爲是人類首次對動物進行基因改良,使其倖存於完全不同的環境,同時食物和掠食者也發生了改變。  美國加州大學伯克利分校的科學家將果蠅幼蛆賦予黑脈金斑蝶(以馬利筋爲食的一種蝶類)的特性,他們的努力被認爲是人類首次對動物進行基因改良,使其倖存於完全不同的環境,同時食物和掠食者也發生了改變。

  新浪科技訊 北京時間10月8日消息,據國外媒體報道,目前,科學家在基因編輯領域獲得了重大進展,他們在實驗室培育出一種對有毒植物產生抗性的“超級果蠅”。

  在自然環境中,果蠅如果吃了馬利筋(一種黏性充滿汁液的植物)就會死亡,之後果蠅的屍體會被飢餓的青蛙和鳥類吞食,現在科學家對果蠅DNA進行編輯,使它們吃有毒的馬利筋不會死亡,當青蛙和鳥類吞食會將果蠅嘔吐出來。

  美國加州大學伯克利分校的科學家將果蠅幼蛆賦予黑脈金斑蝶(以馬利筋爲食的一種蝶類)的特性,他們的努力被認爲是人類首次對動物進行基因改良,使其倖存於完全不同的環境,同時食物和掠食者也發生了改變。

在自然環境中,果蠅如果吃了馬利筋(一種黏性充滿汁液的植物)就會死亡,之後果蠅的屍體會被飢餓的青蛙和鳥類吞食,現在科學家對果蠅DNA進行編輯,使它們能夠吃有毒的馬利筋而不會死亡,當青蛙和鳥類吞食它們時,會將果蠅嘔吐出來。  在自然環境中,果蠅如果吃了馬利筋(一種黏性充滿汁液的植物)就會死亡,之後果蠅的屍體會被飢餓的青蛙和鳥類吞食,現在科學家對果蠅DNA進行編輯,使它們能夠吃有毒的馬利筋而不會死亡,當青蛙和鳥類吞食它們時,會將果蠅嘔吐出來。

  諾亞·懷特曼(Noah Whiteman)教授帶領的研究小組利用CRISPR-Cas9基因編輯技術編輯修改了果蠅DNA,他們對果蠅的1個基因進行了3次CRISPR編輯,使其基因突變符合黑脈金斑蝶的特性,能夠吃馬利筋,併產生對該植物毒素的抗性。

  這些變異使得果蠅能夠吃到其它昆蟲無法進食的有毒植物,這正是黑脈金斑蝶在北美洲和中美洲興旺的重要原因,實驗證明具有三重基因突變的“超級果蠅”對馬利筋植物毒素的敏感性比野生果蠅低1000倍。

黑脈金斑蝶幼蟲可以吃馬利筋,而馬利筋對於鳥類和青蛙而言是一種有毒植物。黑脈金斑蝶幼蟲可以吃馬利筋,而馬利筋對於鳥類和青蛙而言是一種有毒植物。

  懷特曼教授說:“我們所做的就是進行3次CRISPR基因編輯,這樣就產生了超級果蠅。”但對我而言,最令人感到驚奇的是我們能夠以一種在細胞系之外從未有過的方式測試進化假說,如果未採用CRISPR技術進行基因突變,果蠅就不會具備特殊的抗毒性。

  然而,黑脈金斑蝶對馬利筋毒性的抵抗性是需要付出代價的,因爲這種蝴蝶需要更長的時間才能從傷病中恢復過來。懷特曼稱,這表明基因突變是具有代價的,例如:神經系統的恢復等,但是通過該方式避開掠食者攻擊的好處是不言而喻,如果面臨選擇死亡和接受毒素,人們通常會選擇後者,即使該過程有一定的代價。目前這項最新研究報告發表在《自然》雜誌上。

  CRISPR基因編輯技術是如何工作?

  CRISPR基因編輯技術正被越來越多地用於健康研究,可改變身體組成部分,在基本層面上,CRISPR技術就是一種剪切和粘貼DNA的操作。

  從技術上它被稱爲CRISPR-Cas9,該過程涉及發送DNA新鏈和酶,在實驗生物體進行基因編輯,對於人類,基因是人體許多進程和特徵的藍圖,它們決定着一切,從眼睛和頭髮的顏色,到人們是否患了癌症。

  CRISPR-Cas9的組成部分——DNA序列和植入所需的酶,通常是通過一種無害病毒作爲載體進入人體的,這樣科學家便能控制它們的活動範圍。

  Cas9酶可以切斷DNA鏈,有效地關閉一個基因,或者移除DNA片段,由CRISPRs進行取代,CRISPRs是植入身體改變基因的新片段,其效果是預先設定好的。(葉傾城)

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