Waring “Buck” Trible son beş yıldır aynı rüyayı görüyor. Vahşi bir işçi karıncanın genlerini değiştirmek için CRISPR kullanan laboratuvarda. Ve puf! Bir Formicidae peri masalı gibi, düşük seviyedeki emekçi bir kraliçe olur – ya da en azından kraliçe benzeri.
“Ve ağlamaya başladım,” dedi Trible, “sevinçten.”
Trible’ın rüyası henüz gerçek olmayabilir. Ancak o ve Bilim ve Rockefeller Üniversitesi’nden bir araştırma ekibi, kısa bir süre önce, bazı karıncaların neden işçi (kolonilerini besleyen, barındıran ve onlara bakan yorulmak bilmeyen köleler) olurken, diğerlerinin kraliçe haline geldiğine dair asırlık gizeme dair büyük bir ipucu keşfetti. tüm bu emeğin meyvelerinin tadını çıkaran, aylak bir sınıfın kanatlı, yumurtlayan üyeleri. Bu gizemin yanıtı, insan gelişimiyle ilgili görünüşte ilgisiz başka bir konu hakkında fikir verebilir.
Araştırmacıların bulduğu ipucu, daha yakalanması zor bir karınca türünü içeriyor: hayatta kalmak için diğer türleri arayıp parazitleştirmesi gereken sosyal parazit veya sömürecek işçisi olmayan bir kraliçe. Current Biology’de yayınlanan yakın tarihli bir makalede ekip, kraliçesiz bir tür olan klonal akıncı karınca kolonisinde kraliçe benzeri bir mutantın keşfini bildirdi. Kraliçe benzeri bir mutantın bu kendiliğinden doğumu, asalak kraliçelerin nasıl evrimleştiğine dair eski teorilerle çelişir ve daha geniş çıkarımlara sahiptir.
John Bilim Seçkin Bilim Üyesi ve baş yazar Trible, “Bir karıncanın bir işçi veya kraliçe olma şekli, insanlarda küçük gövdeli bireyler ile büyük gövdeli bireyler arasındaki doku büyümesinde farklılıklar elde etmenizle aynı şekildedir” dedi. kağıt üzerinde. Ergenlik döneminde, insanlar yetişkin boyutunda vücutlara dönüşür ve kalpten ayak parmaklarına kadar her vücut parçası bir şekilde uygun boyuta gelir. Ve bir şeyler ters giderse, bu ölçeklendirme hatası hastalığa veya işlev bozukluğuna neden olabilir.
“Bu korkunç bir sorun,” dedi Trible. “Organ boyutunun vücut boyutuyla nasıl ölçeklendiğini gerçekten bilmiyoruz. Bu büyük bir gizem.”
Kraliçe benzeri mutantlar, bu gizemi keşfetmek için nadir bir fırsat sunuyordu.
Trible, “Bir şeyi kıran ilk mutant gerçekten güçlü bir araç olabilir,” dedi. Biyolojik bir süreç bozulursa, ortaya çıkan mutasyon, arkasındaki dokuları, hücreleri, genleri ve proteinleri gösteren bir tabela gibidir.
Keşfedilen karınca mutasyonları hakkında Buck Trible, “İşçi olmaları gereken yerde bir şey kırıldı, ancak ellerinden bir şey gelmediği için minyatür bir kraliçeye dönüşüyorlar, çünkü bir şeyler doğru çalışmıyor,” dedi.
2015 yılında, ilk kraliçe benzeri mutantlar, Rockefeller’daki Profesör Daniel Kronauer’in laboratuvarında ortaya çıktı. İlk başta Trible, ardından grupta bir yüksek lisans öğrencisi ve laboratuvar arkadaşları onların ne olduğundan ve daha da önemlisi oraya nasıl geldiklerinden emin değillerdi. Trible, hiç kimsenin bir kraliçe veya kanatlı dişi klonal akıncı karınca gördüğünü bildirmediğini söyledi. Yine de, bu garip görünüşlü yaratıkların özellikle belirgin bir özelliği vardı: mutant kanatlarının düştüğü kanatlar veya yara izleri.
Trible’ın akranlarından birkaçı, bu mutantların bir tür çevresel şoktan kaynaklandığını öne sürdü – belki aşırı beslenme veya yüksek sıcaklıklar. Trible’ın başka bir tahmini daha vardı: Bu mutantların kanatları ve kraliçe benzeri özellikleri vardı ama vücutları bir işçininkine benziyordu.
“İşçi olmaları gereken yerde bir şeyler kırıldı, ama ellerinde bir şey olmadığı için minyatür bir kraliçeye dönüşüyorlar, çünkü bir şeyler doğru çalışmıyor” dedi.
Daha önce, Charles Darwin, William Morton Wheeler ve Bilim’dan Edward O. Wilson gibi biyolojik ağırlıklar, asalak kraliçe karıncaların her seferinde bir bireysel özellik ile kraliçe benzeri işçi boyutundaki karıncalara dönüştüğünü teorileştirdi.
Örneğin bir koloni bir nehir tarafından ayrılabilir veya bölünebilir. Biyologlar, bu izolasyonun, bir koloninin bu parazitik özellikleri geliştirmesine ve onları yavrularına geçirmesine izin verebileceğini düşünüyorlardı. Daha sonra, kraliçeler işçilerle yeniden karşılaşırsa, birkaçı koloniye sızabilir ve evrimsel faydalardan yararlanabilir.
Ve yine de, hiç kimse kraliçelerle dolu bir koloni – hatta hepsi olmasa da bazı parazitik özelliklere sahip karıncalar – bulması şaşırtıcı değil. Parazitler kendi başlarına yaşayamazlar. Yiyecek aramazlar, kendilerini korumak için tüneller inşa etmezler veya yavrularına bakmazlar. Trible, kraliçe benzeri bir mutantın kendiliğinden bir işçi karınca kolonisinde doğması durumunda iki seçeneği olacağını söyledi: öl ve soyunu yok et ya da kendi türünü asalaklaştır. Ve Trible’ın kendiliğinden oluşan mutantları da yiyecek aramadı; aylaklık ettiler.
Trible, laboratuvarın 10.000 karınca kolonisinde 14 tane daha kraliçe benzeri mutant buldu. Çevresel stresten değil, genetik bir anomaliden ortaya çıktıklarını kanıtlamak için onları yetiştirdi. Bütün kızlarının da kanatları vardı. Trible, “Bu, herkesin gerçekten dik durduğu ve bunu ciddiye aldığı andı,” dedi.
Mutantlar bir işçi karınca doğuramazlardı; ve eğer bir işçi bir mutantın yumurtasını yetiştirdiyse, o da kanatlı ve kraliçe gibi çıkıyordu. Açıkçası, bu iki kastın şablonları genlerinden – daha doğrusu süpergenlerinden geldi.
Bir kraliçe başlangıç kiti gibi bir süpergen, aynı anda kalıtsal olarak alınan bir genler koleksiyonudur. Tüm genom dizilimini kullanan araştırmacılar, mutantların kromozomlarından birinde bir mutasyona sahip olduğunu keşfettiler – bir süpergen içeren bir kromozom. Kraliçe benzeri mutantlar söz konusu olduğunda, başlangıç kiti, onların tuhaf vücutlarını ve kanatlarını nasıl büyüteceklerine dair fiziksel talimatların yanı sıra davranış talimatlarını da içerir.
Kraliçe benzeri mutantın başlangıç kiti, çoğu hormonlarla, daha spesifik olarak östrojenin karınca versiyonuyla ilgili olan yaklaşık 200 gen içerir. Rockefeller Üniversitesi basın bülteninde Kronauer, bu genlerdeki (sitokrom p450 enzimlerini kodlayan) sadece bir mutasyonun karıncanın şeklini, yumurta üretimini (kraliçeler daha fazla yumurta bırakma eğilimindedir) ve parazitik davranışı etkileyebileceğini söyledi. “Tek bir mutasyon adımında hepsi değişebilir.”
Bu, bireysel özellikleri izole bir şekilde geliştirmek yerine, bir nesilde bir parazit olmaya tamamen hazırlanmış bir kraliçenin ev sahibi kolonisinde ortaya çıkabileceğini düşündürür.
Trible, “Hepsi aynı şemsiye altında koordine ediliyor,” dedi. Bu, bir kraliçenin kanatlarının, gözlerinin ve yumurtalıklarının, ayrı sinyaller yerine bir dizi talimat nedeniyle uygun kraliçe benzeri boyuta gelebileceği anlamına gelir. “Ve bu büyük bir mesele,” diye devam etti Trible, “çünkü bu, bunun için belki de insanlarda bile bir hormon olduğu anlamına geliyor.”
Tabii ki, kraliçelerin bu şekilde doğabilmesi, parazitlerin vahşi doğada bu şekilde doğduğu anlamına gelmez. Daha sonra ekip, yabani karınca türlerinin süpergenlere sahip olup olmadığını ve parazit kraliçelerinin tipik olarak işçi üreten larvalardan kendiliğinden doğup doğmadığını araştırmayı planlıyor. Bu arada Trible, bir gün mutantın genetik kökenlerini laboratuvarında yeniden yaratacak kadar iyi anlayacağını hayal etmeye devam edecek.
Trible, “En önemli şey, bu mutantın var olması,” dedi. “Hiç kimse bir mutant görmedi. Tamamen emsalsiz.”
“Ve ağlamaya başladım,” dedi Trible, “sevinçten.”
Trible’ın rüyası henüz gerçek olmayabilir. Ancak o ve Bilim ve Rockefeller Üniversitesi’nden bir araştırma ekibi, kısa bir süre önce, bazı karıncaların neden işçi (kolonilerini besleyen, barındıran ve onlara bakan yorulmak bilmeyen köleler) olurken, diğerlerinin kraliçe haline geldiğine dair asırlık gizeme dair büyük bir ipucu keşfetti. tüm bu emeğin meyvelerinin tadını çıkaran, aylak bir sınıfın kanatlı, yumurtlayan üyeleri. Bu gizemin yanıtı, insan gelişimiyle ilgili görünüşte ilgisiz başka bir konu hakkında fikir verebilir.
Araştırmacıların bulduğu ipucu, daha yakalanması zor bir karınca türünü içeriyor: hayatta kalmak için diğer türleri arayıp parazitleştirmesi gereken sosyal parazit veya sömürecek işçisi olmayan bir kraliçe. Current Biology’de yayınlanan yakın tarihli bir makalede ekip, kraliçesiz bir tür olan klonal akıncı karınca kolonisinde kraliçe benzeri bir mutantın keşfini bildirdi. Kraliçe benzeri bir mutantın bu kendiliğinden doğumu, asalak kraliçelerin nasıl evrimleştiğine dair eski teorilerle çelişir ve daha geniş çıkarımlara sahiptir.
John Bilim Seçkin Bilim Üyesi ve baş yazar Trible, “Bir karıncanın bir işçi veya kraliçe olma şekli, insanlarda küçük gövdeli bireyler ile büyük gövdeli bireyler arasındaki doku büyümesinde farklılıklar elde etmenizle aynı şekildedir” dedi. kağıt üzerinde. Ergenlik döneminde, insanlar yetişkin boyutunda vücutlara dönüşür ve kalpten ayak parmaklarına kadar her vücut parçası bir şekilde uygun boyuta gelir. Ve bir şeyler ters giderse, bu ölçeklendirme hatası hastalığa veya işlev bozukluğuna neden olabilir.
“Bu korkunç bir sorun,” dedi Trible. “Organ boyutunun vücut boyutuyla nasıl ölçeklendiğini gerçekten bilmiyoruz. Bu büyük bir gizem.”
Kraliçe benzeri mutantlar, bu gizemi keşfetmek için nadir bir fırsat sunuyordu.
Trible, “Bir şeyi kıran ilk mutant gerçekten güçlü bir araç olabilir,” dedi. Biyolojik bir süreç bozulursa, ortaya çıkan mutasyon, arkasındaki dokuları, hücreleri, genleri ve proteinleri gösteren bir tabela gibidir.
Keşfedilen karınca mutasyonları hakkında Buck Trible, “İşçi olmaları gereken yerde bir şey kırıldı, ancak ellerinden bir şey gelmediği için minyatür bir kraliçeye dönüşüyorlar, çünkü bir şeyler doğru çalışmıyor,” dedi.
2015 yılında, ilk kraliçe benzeri mutantlar, Rockefeller’daki Profesör Daniel Kronauer’in laboratuvarında ortaya çıktı. İlk başta Trible, ardından grupta bir yüksek lisans öğrencisi ve laboratuvar arkadaşları onların ne olduğundan ve daha da önemlisi oraya nasıl geldiklerinden emin değillerdi. Trible, hiç kimsenin bir kraliçe veya kanatlı dişi klonal akıncı karınca gördüğünü bildirmediğini söyledi. Yine de, bu garip görünüşlü yaratıkların özellikle belirgin bir özelliği vardı: mutant kanatlarının düştüğü kanatlar veya yara izleri.
Trible’ın akranlarından birkaçı, bu mutantların bir tür çevresel şoktan kaynaklandığını öne sürdü – belki aşırı beslenme veya yüksek sıcaklıklar. Trible’ın başka bir tahmini daha vardı: Bu mutantların kanatları ve kraliçe benzeri özellikleri vardı ama vücutları bir işçininkine benziyordu.
“İşçi olmaları gereken yerde bir şeyler kırıldı, ama ellerinde bir şey olmadığı için minyatür bir kraliçeye dönüşüyorlar, çünkü bir şeyler doğru çalışmıyor” dedi.
Daha önce, Charles Darwin, William Morton Wheeler ve Bilim’dan Edward O. Wilson gibi biyolojik ağırlıklar, asalak kraliçe karıncaların her seferinde bir bireysel özellik ile kraliçe benzeri işçi boyutundaki karıncalara dönüştüğünü teorileştirdi.
Örneğin bir koloni bir nehir tarafından ayrılabilir veya bölünebilir. Biyologlar, bu izolasyonun, bir koloninin bu parazitik özellikleri geliştirmesine ve onları yavrularına geçirmesine izin verebileceğini düşünüyorlardı. Daha sonra, kraliçeler işçilerle yeniden karşılaşırsa, birkaçı koloniye sızabilir ve evrimsel faydalardan yararlanabilir.
Ve yine de, hiç kimse kraliçelerle dolu bir koloni – hatta hepsi olmasa da bazı parazitik özelliklere sahip karıncalar – bulması şaşırtıcı değil. Parazitler kendi başlarına yaşayamazlar. Yiyecek aramazlar, kendilerini korumak için tüneller inşa etmezler veya yavrularına bakmazlar. Trible, kraliçe benzeri bir mutantın kendiliğinden bir işçi karınca kolonisinde doğması durumunda iki seçeneği olacağını söyledi: öl ve soyunu yok et ya da kendi türünü asalaklaştır. Ve Trible’ın kendiliğinden oluşan mutantları da yiyecek aramadı; aylaklık ettiler.
Trible, laboratuvarın 10.000 karınca kolonisinde 14 tane daha kraliçe benzeri mutant buldu. Çevresel stresten değil, genetik bir anomaliden ortaya çıktıklarını kanıtlamak için onları yetiştirdi. Bütün kızlarının da kanatları vardı. Trible, “Bu, herkesin gerçekten dik durduğu ve bunu ciddiye aldığı andı,” dedi.
Mutantlar bir işçi karınca doğuramazlardı; ve eğer bir işçi bir mutantın yumurtasını yetiştirdiyse, o da kanatlı ve kraliçe gibi çıkıyordu. Açıkçası, bu iki kastın şablonları genlerinden – daha doğrusu süpergenlerinden geldi.
Bir kraliçe başlangıç kiti gibi bir süpergen, aynı anda kalıtsal olarak alınan bir genler koleksiyonudur. Tüm genom dizilimini kullanan araştırmacılar, mutantların kromozomlarından birinde bir mutasyona sahip olduğunu keşfettiler – bir süpergen içeren bir kromozom. Kraliçe benzeri mutantlar söz konusu olduğunda, başlangıç kiti, onların tuhaf vücutlarını ve kanatlarını nasıl büyüteceklerine dair fiziksel talimatların yanı sıra davranış talimatlarını da içerir.
Kraliçe benzeri mutantın başlangıç kiti, çoğu hormonlarla, daha spesifik olarak östrojenin karınca versiyonuyla ilgili olan yaklaşık 200 gen içerir. Rockefeller Üniversitesi basın bülteninde Kronauer, bu genlerdeki (sitokrom p450 enzimlerini kodlayan) sadece bir mutasyonun karıncanın şeklini, yumurta üretimini (kraliçeler daha fazla yumurta bırakma eğilimindedir) ve parazitik davranışı etkileyebileceğini söyledi. “Tek bir mutasyon adımında hepsi değişebilir.”
Bu, bireysel özellikleri izole bir şekilde geliştirmek yerine, bir nesilde bir parazit olmaya tamamen hazırlanmış bir kraliçenin ev sahibi kolonisinde ortaya çıkabileceğini düşündürür.
Trible, “Hepsi aynı şemsiye altında koordine ediliyor,” dedi. Bu, bir kraliçenin kanatlarının, gözlerinin ve yumurtalıklarının, ayrı sinyaller yerine bir dizi talimat nedeniyle uygun kraliçe benzeri boyuta gelebileceği anlamına gelir. “Ve bu büyük bir mesele,” diye devam etti Trible, “çünkü bu, bunun için belki de insanlarda bile bir hormon olduğu anlamına geliyor.”
Tabii ki, kraliçelerin bu şekilde doğabilmesi, parazitlerin vahşi doğada bu şekilde doğduğu anlamına gelmez. Daha sonra ekip, yabani karınca türlerinin süpergenlere sahip olup olmadığını ve parazit kraliçelerinin tipik olarak işçi üreten larvalardan kendiliğinden doğup doğmadığını araştırmayı planlıyor. Bu arada Trible, bir gün mutantın genetik kökenlerini laboratuvarında yeniden yaratacak kadar iyi anlayacağını hayal etmeye devam edecek.
Trible, “En önemli şey, bu mutantın var olması,” dedi. “Hiç kimse bir mutant görmedi. Tamamen emsalsiz.”