No laboratorijām: Biotehnoloģija

Peles ar uzlabotu krāsu redzi
Peles, kas izstrādātas, lai tām būtu trešais fotoreceptors, var atšķirt vairāk krāsu nekā parastās peles

Peles tiek apbalvotas, ja tās pareizi izvēlas krāsu, kas atšķiras no pārējām divām. Tikai peles ar papildu fotoreceptoru var atšķirt noteiktas krāsas.

Avots: Jaunas krāsu redzes parādīšanās pelēm, kas izstrādātas, lai izteiktu cilvēka konusa fotopigmentu
Džeralds H. Džeikobss u.c.
Zinātne 315 (5819): 1723-1725

Šis stāsts bija daļa no mūsu 2007. gada maija numura

• Skatiet pārējo izdevuma daļu
• Abonēt

Rezultāti: Pētnieki no Džona Hopkinsa universitātes un Kalifornijas Universitātes Santabarbarā izmantoja gēnu inženieriju, lai audzētu peles, kurām ir trīs veidu fotoreceptori, kā to dara cilvēki, nevis divi, kā parasti pelēm. Pēc ilgstošas ​​apmācības peles spēja atšķirt krāsas, kuras parastās peles nespēja.

Kāpēc tas ir svarīgi: Tā kā rezultātam bija nepieciešamas tikai ģenētiski inducētas fotoreceptoru izmaiņas un nebija jāmaina pamatā esošās neironu shēmas, atklājumi liecina, ka sensorā sistēma ir ļoti plastiska un var iemācīties izmantot pilnīgi jaunu informāciju. Tas varētu izskaidrot, kā primāti, vienīgie dzīvnieki ar trīskrāsu krāsu redzi, attīstīja savas krāsu uztveršanas spējas. Primāti, iespējams, ir izmantojuši papildu vizuālo informāciju, ko sniedz jauns fotoreceptors, neattīstot specializētu vadu smadzenēs.

Metodes: Pētnieki izstrādāja peles, lai izteiktu gēnu fotosensoram proteīnam, kas var noteikt sarkano gaismu, ko peles parasti nevar atšķirt no zaļās. Uzvedības testos pelēm tika parādīti trīs krāsainas gaismas apļi - divi vienādas krāsas un viens citā krāsā, ko varēja atšķirt cilvēki, bet ne parastās peles. Pēc intensīvas apmācības, kuras laikā peles tika apbalvotas par dažādu krāsu izvēli, zinātnieki atklāja, ka peles ar papildu sensoru spēj atšķirt krāsas, bet to parastās kolēģes to nespēja.

Nākamie soļi: Pētnieki plāno izpētīt, kā inženierijas peļu vizuālā sistēma pielāgojās, lai izmantotu jauno informāciju.

Baktērijas, kas radītas gaismas novākšanai
Gēnu kopums, kas atrodams jūras mikroorganismos, var dot parastajām baktērijām spēju radīt enerģiju no gaismas

Avots: Proteorrodopsīna fotosistēmas gēnu ekspresija nodrošina fotofosforilāciju heterologā saimniekdatorā
Edvards F. DeLongs u.c.
Proceedings of the National Academy of Sciences 104 (13): 5590-5595

Rezultāti: Parasta baktērija E. coli vienā ģenētiskā solī var pārveidot par gaismu savācēju organismu. MIT pētnieki modificēja E. coli genomā iekļaut DNS virkni, kas atrodama jūras mikroorganismos un kas var radīt enerģiju no gaismas. Iegūtās baktērijas sintezēja visus komponentus, kas nepieciešami, lai dublētu šo varoņdarbu, un montēja tos šūnu membrānā.

Kāpēc tas ir svarīgi: Ģenētiski modificēts E. coli , kas parasti iegūtu savu enerģiju no organiskiem savienojumiem, piemēram, cukuriem, varēja pāriet uz saules gaismas diētu. Līdzīgas modifikācijas varētu novest pie baktērijām, kas efektīvāk ražo biodegvielu, zāles un citas ķīmiskas vielas, jo tās varētu izmantot vairāk oglekļa pārtikas avotu kā materiālu bioproduktiem, nevis sadedzināt tos enerģijas iegūšanai.

Rezultāti arī atklāj mikrobu evolūciju. Zinātnieki iepriekš bija noskaidrojuši, ka gaismas savākšanas sistēmas gēni, kas bieži vien ir sastopami kopā genomā, bieži tiek apmainīti starp dažādiem okeāna mikroorganismiem. Fakts, ka viena ģenētiskā pārnešana var nodrošināt šūnas ar visiem gēniem, kas tām nepieciešami, lai iegūtu enerģiju no gaismas, palīdz izskaidrot, kā šī spēja varētu ceļot tik plaši. (Šeit aprakstītais mehānisms gaismas pārvēršanai enerģijā, kas tika atklāts tikai pirms dažiem gadiem, atšķiras no fotosintēzes, kuras pamatā ir hlorofils.)

Metodes: Gēni, kas ievietoti E. coli ļāva viņiem sintezēt divus proteīnus: proteorodopsīnu, kas ir līdzīgs cilvēka tīklenē atrodamam proteīnam, un tīkleni, gaismas jutīgu molekulu, kas saistās ar proteorodopsīnu. Kad proteorodopsīns ir saistīts ar tīkleni un nokļūst ar gaismu, tas sūknē pozitīvi lādētus protonus cauri šūnas membrānai. Tas rada elektrisko gradientu, kas darbojas kā enerģijas avots.

Nākamie soļi: Pētnieki tagad strādā pie veidiem, kā uzlabot modificēto baktēriju spēju novākt un izmantot gaismas enerģiju.

paslēpties