Недавнее исследование показало, что электрические разряды угрей генерируют достаточно электрической энергии для переноса генетического материала из окружающей среды в клетки близлежащих животных. Это открытие предполагает, что электрические угри и другие организмы, генерирующие электричество, могут влиять на генетическую модификацию в природе. В лабораторных условиях электропорация включает в себя приложение электрического поля к клеткам для увеличения проницаемости клеточной мембраны, что позволяет ввести чужеродную ДНК. Этот метод также используется для получения нокаутных мышей, которые используются в исследовательских экспериментах, лечении опухолей, а также в генной и клеточной терапии.
Теперь новое исследование исследователей из Университета Нагои в Японии показывает, что электрические угри способны к электропорации в их естественной среде.
Ацуо Иида, соответствующий автор исследования, сказал: "Я думал, что электропорация может происходить в природе. Я понял, что электрические угри в реке Амазонка могут полностью выступать в качестве источника энергии, а организмы, живущие в окружающей местности, могут действовать как рецепторные клетки, а фрагменты ДНК окружающей среды, выброшенные в воду, станут чужеродными генами, вызывая генетическую рекомбинацию окружающих организмов из-за разряда".
Электрический угорь — это источник энергии, это верно. Будучи крупнейшими организмами, производящими вольт на Земле, они могут выделять до 860 вольт за один электрический разряд в органе (EOD). Исследователи поместили электрического угря в резервуар с пресной водой вместе с шестидневными личинками рыбок данио. Добавьте ДНК, несущую зеленый флуоресцентный белок (GFP), в воду в аквариуме.
Когда золотую рыбку под наркозом помещают в аквариум в качестве добычи, угри выделяют EOD и съедают золотую рыбку. После воздействия EOD исследователи исследовали личинки рыбок данио под стереомикроскопом, сосредоточив внимание на множественных кластерах клеток, которые демонстрировали сильную зеленую флуоресценцию под УФ-светом. Всего 5,3% личинок показали GFP-позитивность.
«Это показывает, что, хотя форма импульса электрического угря отличается, а напряжение менее стабильно по сравнению с машинами, обычно используемыми для электропорации, разряд электрического угря способствует переносу генов в клетки. Электрические угри и другие организмы, производящие электричество, могут влиять на генетическую модификацию в природе», — сказал Иида.
Исследователи отмечают, что их исследование предоставляет лишь доказательства трансдукции генов окружающей среды и не подтверждает, действуют ли перенесенные гены как генетические факторы в будущих поколениях. Хотя они попытались проверить генетический трансген на одноклеточных организмах, включая E. coli, они не добились положительных результатов, возможно, потому, что напряжение, создаваемое угрями, составляющее от 200 до 250 В, может оказаться недостаточным для электропорации. Для E. coli при машинной электропорации обычно используется напряжение разряда, превышающее 1 кВ. Необходимы дальнейшие исследования для изучения наследственности трансгенов, опосредованных разрядом, в естественной среде.
Понятно, что исследователи воодушевлены своими выводами.
«Я верю, что попытки открыть новые биологические явления, основанные на таких «неожиданных» и «нестандартных» идеях, просветят мир о сложности живых организмов и приведут к прорывам в будущем», — сказал Иида.
Исследование было опубликовано в журнале PeerJ: Life and Environment.