Быстро размножающиеся морские ежи: возвращение модельного организма для биологии развития

Морские еши — это более 100 лет исследований в области биологии развития. Их прозрачные яйца позволили в XIX веке легко наблюдать за эмбриональным развитием и оплодотворением. Некоторые виды живут до 200 лет, что делает их интересными для изучения старения.

Однако у наиболее изученных видов цикл размножения составляет 1–2 года, что ограничивает генетические исследования, требующие быстрого получения потомства. По мере того как понимание функций генов стало доминировать в биологии развития, морские ежи вышли из моды как модельный организм.

Профессор Сюнсукэ Ягути и его команда из Морского исследовательского центра Симода Университета Цукубы нашли способ сократить цикл размножения. Они исследовали несколько видов, модифицируя их питание и среду, и обнаружили вид Temnopleurus reevesii с циклом размножения всего в полгода.

В качестве доказательства концепции исследователи сфокусировались на гене, ответственном за пигментацию. С помощью технологии CRISPR они выключили ген пигмента у природного мутанта T. reevesii с тёмно-малиновым цветом. Процедура успешно создала альбиносов, но с оговоркой: выживали только самцы.

Для создания мутантов первого поколения (F1) команда использовала яйца от дикого типа T. reevesii и сперму от мутантов с нокаутом гена. Затем они скрестили самцов и самок F1, чтобы получить мутантов второго поколения (F2), лишённых обеих копий гена пигмента.

Эти морские ежи были альбиносами и могли метаморфизировать в молодых особей и достигать взрослой стадии. Однако выживаемость была низкой. «Многие личинки-альбиносы поколения F2 не выживали при воздействии ультрафиолетового света, — говорит профессор Ягути. — Это предполагает, что пигмент может помогать защищать ежей от УФ-света или восстанавливать повреждённые ткани».

Продемонстрировав, что редактирование генов возможно и практично у этого вида морских ежей, будущие исследования смогут использовать эти техники для продвижения вперёд области биологии развития.