Les scientifiques ont créé un calmar transparent, leur permettant de voir à l’intérieur alors qu’il est encore vivant

Une équipe de scientifiques a génétiquement modifié un calmar transparent albinos en laboratoire. L’équipe de recherche du Laboratoire de biologie marine (MBL) a accompli cet exploit incroyable en utilisant une souche de calmar bobtail colibri, connue sous le nom d’Euprymna berryi.

Ce travail pionnier, rendu accessible au monde le 20 juin dans la revue Current Biology, est une avancée scientifique importante.

Créer un calmar transparent – ​​pourquoi est-ce si spécial ?

Comme quelque chose de la science-fiction, l’équipe a créé une créature presque transparente. C’est une fenêtre vivante sur le système nerveux d’un céphalopode. Il s’agit d’un groupe de créatures marines incroyablement intelligentes et mystérieuses qui comprend des calmars, des poulpes et des seiches.

De plus, c’est la première fois que des scientifiques ont pu reproduire un céphalopode génétiquement modifié sur plusieurs générations. E. berryi montre maintenant un énorme potentiel pour devenir un organisme modèle pour les études axées sur la neurobiologie des céphalopodes, entre autres types de recherche.

Le scientifique principal du MBL, Joshua Rosenthal, qui a co-dirigé l’étude avec Caroline Albertin, membre du MBL Hibbitt, a souligné l’importance de ce développement.

« Il y a beaucoup de biologie incroyablement intéressante autour des céphalopodes, contrairement à tout autre invertébré », a déclaré Rosenthal. « Nous avons maintenant un céphalopode modèle où nous pouvons interroger la fonction biologique à une résolution beaucoup plus élevée qu’auparavant. »

Pourquoi les scientifiques ont choisi un céphalopode pour leurs recherches

Les céphalopodes sont des créatures fascinantes. Ils ont des systèmes nerveux et des comportements beaucoup plus complexes que la plupart des invertébrés. Ils apprennent vite et peuvent se souvenir de tâches complexes. Ils peuvent résoudre des énigmes, utiliser des outils et même apprendre simplement en regardant les autres.

Les céphalopodes peuvent changer de couleur pour se fondre dans l’environnement en un clin d’œil. Ils interagissent avec leur environnement en utilisant leurs bras et leurs tentacules. Selon une autre étude récente du MBL, ces créatures peuvent s’adapter aux environnements froids en modifiant considérablement leur propre ARN.

L’étude des céphalopodes est particulièrement difficile

Mais l’étude des céphalopodes comporte des défis. Contrairement aux recherches approfondies sur les mouches des fruits et les souris, l’absence d’un organisme modèle viable a limité notre compréhension de la génétique des céphalopodes.

Cependant, cette nouvelle étude présente E. berryi comme un candidat passionnant. Il est facile à reproduire en laboratoire et peut être génétiquement modifié. Cela en fait un changeur de jeu dans la recherche sur les céphalopodes.

Albertin, co-auteur de l’étude, est optimiste quant aux possibilités. « La capacité de tester directement et précisément la fonction des gènes dans un céphalopode modèle est passionnante car elle permet d’étudier les caractéristiques qui rendent les céphalopodes spéciaux – et ce sera un outil important pour comprendre de nombreux aspects différents de leur biologie unique », a-t-elle déclaré. .

Comment le calmar transparent a été créé

Pour créer ce calmar transparent, l’équipe a désactivé deux enzymes de pigmentation dans les gènes d’E. berryi à l’aide de l’édition du génome CRISPR-Cas9. Ensuite, Cris Niell de l’Université de l’Oregon, Eugene, et Ivan Soltesz de l’Université de Stanford ont examiné l’activité cérébrale du calmar altéré.

Ils l’ont fait en injectant un colorant fluorescent dans son lobe optique. Ce colorant brille chaque fois qu’il détecte du calcium. Il s’agit d’une substance que le cerveau libère lorsqu’il devient actif.

Les chercheurs ont ensuite exposé le calmar à diverses images. Cela a activé son lobe optique et a fait s’allumer le colorant. Tout ce processus a été capturé à l’aide d’un microscope. Lorsqu’ils ont essayé la même technique avec un calmar ordinaire, sa coloration de la peau a obstrué une vue claire du colorant.

Rosenthal a expliqué les implications de cette découverte, affirmant qu’elle « nous permet d’examiner la fonction des gènes et les cerveaux des céphalopodes d’une manière que nous ne pouvions pas auparavant. »

Il ouvre de nouvelles voies aux chercheurs intéressés par l’étude de la transmission des signaux dans le cerveau des céphalopodes. Ils peuvent désormais élever des calmars transparents et mener des expériences similaires avec le colorant activé par le calcium.

Plus de découvertes faites lors de l’expérience du calmar transparent

L’étude a également révélé un nouvel aspect de la biologie d’E. berryi. Lorsqu’ils ont désactivé le premier gène de pigmentation, connu sous le nom de TDO, ils s’attendaient à produire un calmar albinos.

C’était une hypothèse raisonnable car ils l’avaient fait avec une espèce de calmar différente. Dans une étude de 2020, ils ont utilisé l’espèce Doryteuthis.

Étonnamment, la progéniture résultante d’E. berryi présentait toujours une coloration. Les scientifiques ont alors découvert qu’une deuxième enzyme appelée IDO générait également des pigments.

C’était une fonction jusqu’alors inconnue chez les céphalopodes. La raison pour laquelle E. berryi a deux enzymes effectuant apparemment la même tâche reste un mystère pour l’instant.

L’équipe espère que davantage de scientifiques se joindront à cet effort de recherche

Les responsables de l’étude, Rosenthal, Albertin et leur équipe, ont bon espoir que d’autres scientifiques approfondissent l’exploration de la biologie d’E. berryi. Ils sont impatients de voir le calmar albinos partagé avec la communauté de recherche au sens large. Cela aidera à percer davantage les mystères apparemment sans fin de la biologie des céphalopodes.

Rosenthal a clairement exprimé ce sentiment : « Nous voulons voir ces animaux partagés avec la communauté des chercheurs. Les céphalopodes contiennent des trésors de nouveauté biologique. Nous voulons voir les gens les utiliser pour poser des questions stimulantes et proposer de nouvelles découvertes.

En résumé, la création de ce calmar transparent génétiquement modifié, une souche albinos d’Euprymna berryi, est un bond en avant significatif dans notre compréhension des céphalopodes. Cette nouvelle version du calmar bobtail colibri permettra aux chercheurs d’étudier ces animaux marins intrigants comme jamais auparavant.

L’équipe de recherche espère que cela stimulera une étude plus approfondie et suscitera des questions qui suscitent la réflexion. Cela nous aidera finalement tous à mieux comprendre le monde incroyable des céphalopodes.

En savoir plus sur les calmars

Les calmars sont des créatures fascinantes et appartiennent à la classe des céphalopodes, qui comprend également les pieuvres, les seiches et les nautiles. Ils sont connus pour leur apparence distincte.

Les calmars ont un corps mou et une forme allongée, une tête entourée de bras individuels et deux tentacules plus longs.

Voici ce que nous savons sur les calmars :

Diversité et taille

Il existe environ 300 espèces connues de calmars, dont la taille varie considérablement. Le plus petit calmar, le calmar pygmée, peut mesurer moins d’un pouce de long, tandis que la plus grande espèce, le calmar colossal, peut atteindre jusqu’à 46 pieds de long. Le calmar vampire est une autre espèce bien connue.

Anatomie

Les calmars ont un corps souple et souple recouvert d’une fine couche de peau. Sous la peau, certaines espèces ont une structure dure en forme de plume appelée plume. Ils ont un bec pointu fait de kératine, le même matériau que les ongles humains, qu’ils utilisent pour attraper et tuer leurs proies.

Bras et tentacules

Les calmars ont dix appendices : huit bras plus courts et deux tentacules plus longs. Les tentacules sont généralement utilisés pour capturer des proies, qui sont ensuite guidées vers la bouche à l’aide des bras plus courts.

Encrer

La plupart des calmars ont un sac d’encre, qui peut éjecter un nuage d’encre noire pour confondre les prédateurs et faciliter une évasion rapide.

Mouvement

Les calamars sont d’excellents nageurs. Ils se déplacent par propulsion à réaction – inhalant de l’eau dans la cavité de leur manteau, puis l’expulsant avec force à travers une structure en forme d’entonnoir, les propulsant vers l’arrière.

Camouflage

De nombreux calmars ont la capacité de changer de couleur et même de texture, grâce à des cellules cutanées spéciales appelées chromatophores. Cette capacité aide au camouflage, à la communication et à la chasse.

Yeux

Les calmars ont des yeux très développés semblables à ceux des humains. Cela leur permet de bien voir dans des conditions lumineuses et sombres.

Intelligence

Les calmars sont l’un des invertébrés les plus intelligents. Certaines espèces présentent des comportements complexes tels que la résolution de problèmes et l’utilisation d’outils. Cela leur permet de mieux s’adapter au changement climatique.

Régime

Les calmars sont carnivores et se nourrissent principalement de poissons, de crustacés et d’autres calmars. Ils sont également la proie de diverses espèces, notamment des requins, d’autres calmars, des oiseaux de mer et des baleines.

la reproduction

La reproduction du calmar implique que le calmar mâle dépose un paquet de sperme dans le corps de la femelle. La femelle pond ensuite des œufs qu’elle fixe au fond marin ou à d’autres substrats. La plupart des calmars meurent après s’être reproduits.

Bioluminescence

Certaines espèces de calmars peuvent produire de la lumière. Il s’agit d’un phénomène connu sous le nom de bioluminescence, qu’ils utilisent pour communiquer, attirer des proies ou éloigner les prédateurs.

Symbiose

Certaines espèces de calmars, comme le calmar bobtail hawaïen, ont une relation symbiotique avec des bactéries bioluminescentes, qui les aident à se camoufler.

Veuillez noter que les informations peuvent varier considérablement d’une espèce de calmar à l’autre. Tous les calmars ne possèdent pas les caractéristiques mentionnées ci-dessus. De plus, les scientifiques et les chercheurs continuent de faire de nouvelles découvertes sur les calmars et leur comportement.

En savoir plus sur l’édition du génome CRISPR-Cas9

CRISPR-Cas9, abréviation de « Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats and CRISPRassociated protein 9 », est un outil révolutionnaire dans le domaine de la génétique. Les scientifiques du MBL ont utilisé cette méthode pour créer le calmar transparent.

Dérivé d’un mécanisme de défense utilisé par les bactéries, il a été adapté pour modifier les génomes – l’ensemble complet du matériel génétique présent dans une cellule ou un organisme. Voici une ventilation de ce que nous savons sur CRISPR-Cas9 :

Mécanisme – comment le calmar transparent a été créé

CRISPR-Cas9 fonctionne en utilisant un ARN guide (ARNg) pour localiser des séquences spécifiques d’ADN dans un génome. L’ARN guide s’associe à la protéine Cas9, la guidant essentiellement vers l’emplacement correct dans l’ADN.

Une fois au bon endroit, la protéine Cas9 agit comme une paire de « ciseaux moléculaires », coupant l’ADN au point spécifié. La propre machinerie de réparation de la cellule corrige la cassure une fois l’ADN coupé. Cela peut introduire des changements (mutations) dans la séquence. Les scientifiques peuvent également fournir un modèle pour le processus de réparation, modifiant ainsi précisément l’information génétique.

Édition du génome

La puissance de CRISPR-Cas9 est qu’il permet aux scientifiques d’ajouter, de supprimer ou de modifier des parties spécifiques de la séquence d’ADN d’un organisme, offrant un niveau de précision, d’efficacité et de flexibilité qui n’était pas disponible auparavant en génie génétique. Cela a de vastes implications dans des domaines comme la médecine, l’agriculture et la recherche biologique fondamentale.

Applications (autres que la création de calmars transparents)

Certaines des applications potentielles de CRISPR-Cas9 incluent le traitement des troubles génétiques, la création de plantes résistantes aux maladies, la lutte contre les ravageurs, l’élimination des maladies propagées par les insectes (comme le paludisme), et bien plus encore. En recherche, il permet aux scientifiques d’explorer la fonction de différents gènes en créant des organismes où ces gènes ont été modifiés ou supprimés.

Considérations éthiques

Bien que les avantages potentiels de CRISPR-Cas9 soient énormes, son utilisation soulève également d’importantes considérations éthiques. Par exemple, des modifications de la lignée germinale humaine (c’est-à-dire des ovules ou du sperme) pourraient être transmises aux générations futures, ce qui soulève des inquiétudes quant aux conséquences imprévues. Il existe également un risque d’abus, comme la création de «bébés sur mesure» avec des traits génétiques spécifiques.

Perspectives d’avenir

Depuis ma dernière mise à jour en septembre 2021, des recherches sont en cours pour affiner la technique et minimiser les effets hors cible (modifications involontaires de l’ADN), améliorer les méthodes de livraison et traiter les implications éthiques de l’édition du génome.

En résumé, CRISPR-Cas9 est un outil puissant qui a révolutionné la recherche génétique, offrant le potentiel de s’attaquer à une gamme de problèmes, des maladies génétiques à la sécurité alimentaire. Cependant, cela soulève également d’importantes questions éthiques auxquelles la société doit répondre.