Учёные из Университета Байройта впервые смогли генетически модифицировать паука таким образом, что тот начал производить паутину с флуоресцентным красным свечением. Эксперимент был проведён на домовом пауке Parasteatoda tepidariorum.
Генетическое редактирование пауков долго оставалось малодостижимой задачей. Основными препятствиями были склонность к каннибализму — что мешает разведению особей в лабораторных условиях — и высокая сложность генома, содержащего большое количество повторяющихся участков. Тем не менее исследовательской группе удалось преодолеть эти ограничения и внедрить в организм паука ген флуоресцентного белка с помощью системы CRISPR‑Cas9.
Инъекции проводились на стадии неоплодотворённых яйцеклеток: самок предварительно усыпляли углекислым газом, после чего в клетки вводили модифицированные гены. Далее происходило обычное спаривание. Потомство сохранило все характеристики дикого вида, но приобрело способность производить нити, светящиеся в красном спектре при УФ-освещении. Структура и прочностные свойства шёлка при этом остались неизменными.
Паучий шёлк считается одним из самых прочных биоматериалов в природе. Он демонстрирует высокую удельную прочность, эластичность, лёгкость и полную биоразлагаемость. Получение шёлка с заданными свойствами, включая оптические, открывает возможности для применения в медицине, материаловедении и инженерии — от хирургических нитей до биоразлагаемых сенсоров.
В ходе дополнительного эксперимента учёные применили метод CRISPR-KO для отключения гена so, который, как предполагалось, участвует в формировании зрительных органов. Модифицированные особи действительно родились слепыми, что подтвердило участие данного гена в развитии глаз. Эти данные могут стать основой для более глубокого понимания эмбрионального развития паукообразных.
Результаты работы демонстрируют, что генетическое редактирование пауков стало технически осуществимым. Это создаёт основу для направленного синтеза биоматериалов и изучения молекулярных механизмов, лежащих в основе уникальных свойств паучьего шёлка.
Автор: Roman Markin