Прозрачный кальмар позволяет учёным изучать нервную систему головоногих

Команда из Морской биологической лаборатории (MBL) успешно создала альбиносную линию кальмара-колибри Euprymna berryi. Этот прорыв, описанный в Current Biology, позволил получить почти прозрательный организм, который впервые даёт учёным чёткий оптический доступ для визуализации нервной системы у живого головоногого моллюска.

Это также первый случай, когда генетически модифицированный головоногий был выведен в нескольких поколениях, что демонстрирует большой потенциал E. berryi как модельного организма для нейробиологических и других исследований.

Нервная система и поведение колеоидных головоногих (кальмаров, осьминогов и каракатиц) гораздо сложнее, чем у большинства беспозвоночных. Они могут обучаться, мгновенно маскироваться и, как показало недавнее исследование MBL, адаптироваться к холоду, массово редактируя свою собственную РНК.

Однако в исследованиях головоногих не хватало модельного организма, пригодного для генетических исследований. В отличие от плодовых мушек и мышей, инструменты для изучения биологии этих существ были ограничены. Новое исследование представляет Euprymna berryi как жизнеспособного кандидата: его легко разводить в лаборатории, и его можно генетически модифицировать.

Команда создала альбиносную линию E. berryi, отключив гены двух пигментных ферментов с помощью редактирования генома CRISPR-Cas9. Затем учёные изучили активность мозга альбиноса, введя флуоресцентный краситель в его оптическую долю.

Этот краситель светится каждый раз, когда обнаруживает кальций, который мозг высвобождает при активации. Учёные проецировали изображения на экран перед кальмаром, вызывая активацию оптической доли и свечение красителя, которое фиксировалось микроскопом. Когда тот же метод попробовали на обычном кальмаре, пигментация его кожи не позволила чётко увидеть краситель.

Это открытие позволяет изучать функцию генов и мозг головоногих так, как раньше было невозможно.

В ходе работы команда обнаружила новую особенность биологии E. berryi. Отключив первый пигментный ген TDO, они ожидали получить альбиноса, как это было с другим видом кальмара в 2020 году. Однако потомство E. berryi оставалось пигментированным. Оказалось, что пигмент также производится вторым ферментом — IDO, ранее неизвестным у головоногих. Почему у E. berryi есть два фермента, выполняющих, казалось бы, одну функцию, остаётся загадкой.

Исследователи надеются, что другие учёные будут использовать E. berryi для раскрытия тайн биологии головоногих.