สัตว์เลื้อยคลานมียีนพิเศษที่เพิ่มความสามารถในการรับมือกับอุณหภูมิที่สูงขึ้น
คุณอาจคาดหวังว่า 20รับ100 “หนอนปีศาจ” จะมีดวงตาที่ร้อนแรงและหางเป็นง่าม หรือมีเขาอย่างน้อยที่สุด แต่ภายใต้กล้องจุลทรรศน์Halicephalobus mephistoดูไม่เหมือนชื่อเล่นของมัน วัดได้เพียงครึ่งมิลลิเมตรเพียงเล็กน้อย มันเป็นสัตว์ตัวเล็กๆ
John Bracht นักชีววิทยาระดับโมเลกุลที่มหาวิทยาลัยอเมริกันในกรุงวอชิงตัน ดี.ซี. กล่าวว่า “ไม่มีอะไรน่ากลัวเป็นพิเศษเกี่ยวกับพวกมัน” และเป็นเจ้าของหนอนปีศาจที่มีชีวิตเพียงตัวเดียวในห้องทดลองของสหรัฐฯ กล่าว ในทางกลับกัน หนอนซึ่งเป็นไส้เดือนฝอยชนิดหนึ่งได้รับตำแหน่งนั้นเพราะมันสามารถจัดการให้อยู่ในสภาพที่ชั่วร้ายได้ เขากล่าว
อธิบาย ครั้งแรกในปี 2011 H. mephistoเป็นหนึ่งในสัตว์บกที่มีชีวิตที่ลึกที่สุดที่พบจนถึงปัจจุบัน สิ่งมีชีวิตเพียงตัวเดียวที่เคยถูกจับได้ในป่าถูกกรองออกจากน้ำจากชั้นหินอุ้มน้ำใต้ดิน 1.3 กิโลเมตรในเหมืองทองคำแอฟริกาใต้ ( SN: 6/1/11 ) ที่ระดับความลึกนั้น หนอนปีศาจต้องรับมือกับออกซิเจนต่ำ มีก๊าซมีเทนสูง และมีอุณหภูมิประมาณ 37° องศาเซลเซียส
หนอนที่ถูกจับได้วางไข่แปดฟอง ต้องขอบคุณทายาทของหนอนตัวนั้น นักวิทยาศาสตร์ได้เบาะแสทางพันธุกรรมว่าไส้เดือนฝอยทนต่อสภาวะเหล่านี้ได้อย่างไร
ไส้เดือนฝอยมีการทำซ้ำของยีน 2 ตัวที่เกี่ยวข้องกับการช็อกจากความร้อนและการอยู่รอดของเซลล์ Bracht และทีมของเขารายงานเมื่อวันที่ 21 พฤศจิกายนในNature Communications การเก็บสำเนาพิเศษเหล่านั้นเมื่อเวลาผ่านไปน่าจะช่วยให้หนอนปีศาจรับมือกับสภาวะที่รุนแรงและเคลื่อนตัวไปใต้ดินได้ลึกขึ้น Bracht กล่าว
นักวิจัยพบว่าH. mephistoมียีนประมาณ 112 สำเนาที่สร้างโปรตีน Hsp70 ซึ่งสะสมโปรตีนที่เสียหายซึ่งได้คลี่คลายจากความเครียดจากความร้อน นั่นเป็นการก้าวกระโดดครั้งใหญ่จากญาติสนิทของหนอนมารที่มีหนังสือคำสั่งทางพันธุกรรมหรือจีโนมที่ได้รับการวิเคราะห์แล้ว – ไส้เดือนฝอยที่มียีนHsp70 35 ชุด การทดสอบความเครียดจากความร้อนในห้องปฏิบัติการทำให้หนอนปีศาจมีอุณหภูมิตั้งแต่ 38° ถึง 40° องศาเซลเซียส แสดงให้เห็นว่ายีนเหล่านี้สร้างโปรตีน Hsp70 มากขึ้นเมื่อเปิดความร้อน นั่นแสดงให้เห็นว่าโปรตีนเหล่านี้ช่วยให้หนอนปีศาจได้รับความร้อน
โปรตีน Hsp70 “น่าจะเป็นหนทางหนึ่งที่จะป้องกันความเสียหายหรือทำลายล้าง” Jesper Sørensen นักชีววิทยาด้านวิวัฒนาการที่มหาวิทยาลัย Aarhus ในเดนมาร์กซึ่งไม่ได้เกี่ยวข้องกับงานนี้กล่าว
แต่จำเป็นต้องมีการวิจัยเพิ่มเติมเพื่อเชื่อมโยงการขยายตัวของยีน Hsp70
โดยตรงกับการปรับตัวที่ช่วยให้หนอนอาศัยอยู่ใต้ดินได้ Mark Blaxter นักชีววิทยาด้านจีโนมที่ Wellcome Sanger Institute ใน Hinxton ประเทศอังกฤษซึ่งไม่ได้เกี่ยวข้องกับงานนี้กล่าว จนถึงตอนนี้ “ยังไม่ได้รับการพิสูจน์ว่าการเปลี่ยนแปลงเหล่านี้ช่วยให้อยู่รอดได้” เขากล่าว
หนอนมารยังมีสำเนาพิเศษของAIG1ซึ่งเป็นยีนที่ควบคุมว่าเซลล์จะมีชีวิตหรือตาย นักวิจัยกล่าวว่าเชื้อราที่เชื่อมโยงกับรากพืชอาจถ่ายทอดยีนนี้ไปยังหนอนปีศาจที่อยู่ห่างไกลจากบรรพบุรุษของไส้เดือนฝอย ตอน นี้ Devil Worm มี AIG1ประมาณ 63 สำเนา (ต้นแบบของไส้เดือนฝอยCaenorhabditis elegansมียีนเพียงตัวเดียวที่ดูค่อนข้างคล้ายกัน) ในการทดสอบความเครียดจากความร้อนกับหนอนปีศาจ ผลผลิตของยีนเหล่านี้ไม่เปลี่ยนแปลงตามอุณหภูมิ แต่สำเนาพิเศษของ ยีน AIG1อาจช่วยให้เวิร์มจัดการกับความเครียดอื่นๆ ในสภาพแวดล้อมของพวกมันได้ Bracht กล่าว
สิ่งมีชีวิตอีกชนิดหนึ่งคือหอยนางรมแปซิฟิก ( Crassostrea gigas ) ยังมียีนHsp70และAIG1พิเศษอีกด้วยBracht และเพื่อนร่วมงานรายงานในเดือนธันวาคมJournal of Molecular Evolution หอยนางรมต้องเผชิญกับอุณหภูมิที่ผันผวนอย่างรุนแรงเมื่อกระแสน้ำขึ้นและลง เนื่องจากรูปแบบทางพันธุกรรมที่เหมือนกันมีอยู่ในสัตว์สองตัวที่อยู่ห่างไกลกันบนต้นไม้แห่งชีวิต จึงเป็นไปได้ว่าการทำซ้ำของ ยีน Hsp70และAIG1นั้นเป็นกลยุทธ์ทั่วไปสำหรับสัตว์ในการปรับตัวให้เข้ากับสภาพแวดล้อมที่รุนแรง Bracht กล่าว
ในการทดลองอื่น นักวิจัยกำลังตัด DNA ชิ้นเล็กๆ ออกจากเซลล์ในสายตาของผู้ที่มีรูปแบบการตาบอดที่สืบทอดมาซึ่งเรียกว่า Leber แต่กำเนิด amaurosis 10 DNA นั้นมีการกลายพันธุ์ที่ทำให้ตาบอดได้ การทดลองที่ดำเนินการโดย Editas Medicine ซึ่งตั้งอยู่ในเมืองเคมบริดจ์ รัฐแมสซาชูเซตส์ และบริษัทเภสัชกรรมระดับโลก Allergan เป็นการทดลองครั้งแรกและสำหรับตอนนี้เท่านั้น โดยใช้ CRISPR ในการแก้ไข DNA ในเซลล์ในร่างกายมนุษย์โดยตรง
ด้วยการแก้ไขโดยตรง การนำ CRISPR ไปไว้ในที่ที่ถูกต้องถือเป็นความท้าทายอันดับแรก Kulkarni กล่าว จากที่นั่น เป็นไปไม่ได้ที่จะทราบว่าโปรแกรมแก้ไขยีนได้ทำการแก้ไข “นอกเป้าหมาย” ที่ไม่ต้องการด้วยหรือไม่ การแก้ไขภายนอกช่วยให้นักวิจัยตรวจสอบว่ามีการแก้ไขที่ถูกต้องหรือไม่ แต่แนวทางนี้ไม่สามารถทำได้ในหลายๆ โรค 20รับ100
