Cientistas usam a ferramenta de edição de genes CRISPR para manipular o comportamento em formigas
Esta fotografia mostra trabalhadores da Ooceraea biroi marcados com pontos coloridos para rastreamento comportamental individual. Crédito: Daniel Kronauer The Rockefeller University
Esta operação de OGM (usando a tecnologia CRISPR) está alterando permanentemente a linha germinativa dessas formigas e com o objetivo específico de alterar seu comportamento social. Os tecnocratas não consideram a ética ou resultados desfavoráveis que certamente ocorrerão. ⁃ TN Editor
A tecnologia de edição de genes chamada CRISPR revolucionou a maneira como a função dos genes é estudada. Até agora, o CRISPR tem sido amplamente utilizado para modificar com precisão organismos unicelulares e, mais importante, tipos específicos de células dentro de organismos mais complexos. Agora, duas equipes independentes de pesquisadores estão relatando que o CRISPR foi usado para manipular óvulos de formigas - levando a alterações na linha germinativa que ocorrem em todas as células dos animais adultos em toda a colônia de formigas. Os artigos aparecem em agosto 10 em Célula.
“Esses estudos são a prova do princípio de que você pode fazer genética em formigas”, diz Daniel Kronauer, professor assistente da Universidade Rockefeller e autor sênior de um dos estudos. “Se você está interessado em estudar comportamentos sociais e sua base genética, as formigas são um bom sistema. Agora, podemos eliminar qualquer gene que pensamos que influenciará o comportamento social e ver seus efeitos ”.
Por viverem em colônias que funcionam como superorganismos, as formigas também são um modelo valioso para o estudo de sistemas biológicos complexos. Mas as colônias de formigas têm sido difíceis de cultivar e estudar no laboratório devido à complexidade de seus ciclos de vida.
As equipes encontraram uma maneira de contornar isso, usando duas espécies diferentes de formigas. A equipe Rockefeller empregou uma espécie chamada formiga raider clonal (Ooceraea biroi), que não tem rainhas em suas colônias. Em vez disso, ovos únicos não fertilizados se desenvolvem como clones, criando um grande número de formigas que são geneticamente idênticas por meio da partogênese. “Isso significa que, usando o CRISPR para modificar óvulos únicos, podemos rapidamente desenvolver colônias contendo a mutação genética que queremos estudar”, diz Kronauer.
A outra equipe é uma colaboração entre pesquisadores da New York University e da NYU School of Medicine, da Arizona State University, da Perelman School of Medicine da University of Pennsylvania e da Vanderbilt University. , usou formigas saltadoras indianas (saltador Harpegnathos). “Escolhemos essa espécie porque ela tem uma característica peculiar que facilita a transformação de operárias em rainhas”, diz Claude Desplan, professor prateado da NYU e um dos autores sênior do segundo estudo. Se a rainha morrer, as jovens formigas operárias começarão a duelar pelo domínio. Eventualmente, um deles se torna uma “pseudo-rainha” - também chamada de gamergata - e pode botar ovos.
“No laboratório, podemos injetar qualquer embrião de trabalhador para mudar sua composição genética”, diz Desplan. “Nós então convertemos a operária em uma pseudo-rainha, que pode botar ovos, propagar os novos genes e gerar uma nova colônia”.
Desplan, co-autor sênior Danny Reinberg, investigador do Howard Hughes Medical Institute da NYU Langone, e Shelley Berger, professora da Daniel S. Och University nos departamentos de Biologia Celular e do Desenvolvimento e Biologia da Penn, começaram a estudar essas formigas há vários anos como uma forma de aprender sobre epigenética, que se refere a mudanças na expressão gênica em vez de mudanças no próprio código genético. “As rainhas e as formigas operárias são geneticamente idênticas, essencialmente irmãs gêmeas, mas se desenvolvem de maneira muito diferente”, diz Desplan. “Isso os torna um bom sistema para estudar o controle epigenético do desenvolvimento.”
O gene que ambas as equipes de pesquisa eliminaram com o CRISPR é chamado de orco (correceptor de receptor de odor). As formigas têm 350 genes para receptores de odor, um número proibitivamente grande para controlar individualmente. Mas, devido à biologia única de como os receptores funcionam - um grande golpe de sorte, neste caso - os investigadores foram capazes de bloquear a função de todos os 350 com um único nocaute. “Cada um desses receptores precisa se unir ao co-receptor Orco para ser eficaz”, diz Waring Trible, um aluno do laboratório de Kronauer e o primeiro autor do estudo Rockefeller. Uma vez que o gene foi eliminado, as formigas foram efetivamente cegos para os sinais de feromônio que eles normalmente usam para se comunicar. Sem essas pistas químicas, eles se tornam anti-sociais, vagando para fora do ninho e deixando de caçar para comer.
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