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逆天神器CRISPR:用基因直接驗證進化猜想

逆天神器CRISPR:用基因直接驗證進化猜想


從1893年起大部分的夏季,年輕的發育和進化生物學家齊聚於麻省伍茲霍爾分享交流技術。在那裡的世界最知名的海洋生物學實驗室里,學生們在一年一次的胚胎學課程上解剖海膽和櫛水母,並從不同動物身上移植細胞。但最近三年里,這些機敏的學生在學習一些新東西:基因編輯。


精確有效的CRISPR–Cas9基因編輯技術已經席捲了各生命科學實驗室。現在,它正掃蕩過進化發育生物學領域。進化發育生物學試圖解釋潛藏於進化適應之下的發育變化。

科學家們可以藉助CRISPR直接驗證他們的猜想,而不是簡單地推斷歷史轉變的原因。研究人員已經用該技術確定了蝴蝶如何進化出色彩斑斕的外觀以及甲殼動物如何獲得了螯。


「CRISPR是整個生物學的革命,但對進化發育生物學來說它更是顛覆性的,」位於華盛頓的喬治華盛頓大學進化發育生物學家Arnaud Martin說道,「我們能做到之前做不到的事。」


逆天神器CRISPR:用基因直接驗證進化猜想


「CRISPR似乎廣泛適用於所有生物,」Martin說道。他已成功將其應用於一種名為Parhyale hawaiensis的海生甲殼動物,這種動物在進化發育生物學界日益流行。

在2月Current Biology的一篇論文中,他和加州伯克利的同事Nipam Tatel發現該物種身上的隱性的多個Hox基因與特定附肢相關,如觸鬚和螯。Martin說,如果科學家們能在實驗室里飼養它們以取得卵,他們就可以使用CRISPR。


紐約大學發育神經生物學家Claude Desplan表示,對進化發育生物學研究者來說,這種程度的靈活性十分重要。在上個月Nature發表的論文中,他的團隊將CRISPR用於黃鳳尾蝶,以檢驗一個關於它們眼睛中的感光細胞如何感知比果蠅等昆蟲更寬的光譜的理論。他的實驗室還在做將基因編輯用於黃蜂和螞蟻的實驗。


迄今為止,進化發育生物學家們關注於用CRISPR排除基因活性或引入基因,如編碼綠色熒光蛋白的基因,從而更好地追蹤動物進化。但Martin希望研究人員很快能開始用這一工具精確改變動物基因序列,以檢驗關於特定基因變化的想法。


[滷雞爪子 via Nature]

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