Ученые впервые успешно изменили цвет и структуру крыльев бабочки, разблокировав генетический код для будущих биотехнологических разработок, направленных на создание ярких новые цветов.
Согласно результатам исследования, опубликованных на днях, модель, цвет и форма, видимые на крыльях бабочек по всему миру, теперь могут использовать все ученые, которые занимаются редактированием генов.
Известный как Crispr-Cas9, метод позволяет специалистам изменять последовательность ДНК. Техника помогла ученым раскопать генетический ключ к крыльям бабочки и понять, как те получают цвет, структуру и форму.
Для генетического исследования ученые из Национального университета Сингапура выбрали бурокрылую бабочку. Специалисты считают, что разблокировка генов позволит получать чрезвычайно яркие цвета через естественный процесс, противоположный существующему методу, когда используют металлы. Это может быть более экологически чистый вариант, чем современные методы.
По словам автора исследования доктора Монтейру из Национального университета Сингапура, цвет бабочек всегда описывался как пигментный или структурный, но их работа идентифицировала первые гены, которые могут сдерживать эволюцию этих форм генерации цвета. Если понять механизм генетического образования цвета, биотехнологические компании будущего смогут генерировать яркие цвета с помощью биотехники, основанные на генах бабочек.
По словам ученых, цвета на основе хитина были бы прочными, биоразлагаемыми и безвредными для окружающей среды.
Работа показала, что цвет и структура крыла тесно связаны. При использовании метода Crispr-Cas9 удалось понять, что манипуляции с генами позволяют сделать цвет крыльев более легким, он имеет ударное воздействие на уровень хитина, который производит насекомое при формировании. Специалисты устранили пять генов, контролирующих пигментацию, у бурокрылой бабочки: TH (тирозингидроксилаза), DDC (DOPA-декарбоксилаза), желтый, эбеновый и aaNAT (арилалкиламин-N-ацетилтрансфераза). Все они участвуют в сложном каскаде реакций, известных как биосинтез меланина, который превращает аминокислотный тирозин в форму меланина, ответственного за темную либо легкую пигментацию у насекомого. В процессе производится пять различных химических веществ, в том числе доп-меланин и допамин-меланин, которые объединяются, чтобы создать уникальный узор и цвет бабочки.
Допа-меланин отвечает за черную пигментацию, а допамин-меланин – за коричневый.
В своей работе исследователи рассматривали, как лишение бабочки определенных элементов, необходимых для биосинтеза меланина, изменило бы форму. Работа показала, что «желтая» мутация предотвратила образование пигментного допа-меланина и вызвала образование дополнительно слоя хитина для горизонтального формирования на верхней части крыла.
Доктор Монтейру отмечает, что некоторые бабочки отличаются яркими оттенками, просто имея тонкие пленки хитина на крыльях, которые мешают свету создавать оттенки.
