Δημιουργώντας στο εργαστήριο αντικοινωνικά μυρμήγκια

Τροποποιώντας εργαστηριακά ορισμένα γονίδια ενός οργανισμού, οι μοριακοί γενετιστές μπορούν, άραγε, να αλλάξουν ολοσχερώς μια θεμελιώδη συμπεριφορά του;

Η απάντηση σε αυτό το αποφασιστικό ερώτημα φαίνεται πως είναι θετική. Σύμφωνα, τουλάχιστον, με τα εντυπωσιακά αποτελέσματα δύο ερευνών, τα οποία δημοσιεύτηκαν πριν από μερικές ημέρες στο έγκυρο περιοδικό «Cell».

Πρόκειται για τις έρευνες δύο διαφορετικών εργαστηριακών ομάδων στις ΗΠΑ, οι οποίες υποστηρίζουν ότι κατάφεραν να εξαλείψουν μία από τις πιο χαρακτηριστικές βιολογικές ικανότητες των μυρμηγκιών: την κοινωνική και συνεργατική συμπεριφορά τους!

Πώς όμως το πέτυχαν; Καταφεύγοντας στην περιβόητη τεχνική CRISPR της γενετικής μηχανικής (βλ. και ειδικό Πλαίσιο), κατάφεραν να τροποποιήσουν επιλεκτικά και στοχευμένα το DNA ή ακριβέστερα τα γονίδια των μυρμηγκιών που περιέχουν γενετικές πληροφορίες για το οσφρητικό σύστημα αυτών των οργανισμών.

Από καιρό ήταν γνωστό στους ειδικούς ότι οι αξιοθαύμαστες συλλογικές και συνεργατικές συμπεριφορές των μυρμηγκιών βασίζονται στο οσφρητικό τους σύστημα, το οποίο κανονικά μπορεί να ανιχνεύει τα χημικά σήματα (φερομόνες) που εκκρίνουν όλα τα μυρμήγκια για να συντονίζουν τις ενέργειές τους.

Οταν επομένως δεν λειτουργεί φυσιολογικά το οσφρητικό σύστημα των μυρμηγκιών, η συλλογική-κοινωνική συμπεριφορά τους καταστρέφεται.

Αυτό ακριβώς έδειξαν οι πρόσφατες έρευνες, οι οποίες, μέσω της τεχνικής CRISPR, αντικατέστησαν κάποια συγκεκριμένα γονίδια σε δύο διαφορετικά είδη μυρμηγκιών, με αποτέλεσμα να θέσουν εκτός λειτουργίας τις οσφρητικές τους ικανότητες.

Ο Danny Reinberg και η ομάδα του στην Ιατρική Σχολή της Νέας Υόρκης (βλ. φωτ.) επέλεξαν να εργαστούν με τα ινδικά μυρμήγκια του είδους Harpegnathos saltator, ένα είδος όπου όλα τα θηλυκά μυρμήγκια είναι δυνητικά γόνιμα: όχι μόνο η «βασίλισσα» αλλά και οι ταπεινές «εργάτριες» μπορούν σε ορισμένες περιπτώσεις να γεννούν αυγά.

Η δεύτερη ερευνητική ομάδα του Daniel Kronauer στο Πανεπιστήμιο Ροκφέλερ επέλεξε να εργαστεί με ένα άλλο ασιατικό είδος μυρμηγκιών, το Ooceraea biroi, που αναπαράγεται με παρθενογένεση.

Παρά τις αναπαραγωγικές διαφορές των δύο ειδών, οι ερευνητές διαπίστωσαν ότι όλα ανεξαιρέτως τα γενετικά τροποποιημένα μυρμήγκια παρουσίαζαν εντελώς ασυνήθιστες αντικοινωνικές συμπεριφορές: εγκατέλειπαν την ομάδα, δεν φρόντιζαν τα παιδιά τους και αδιαφορούσαν εμφανώς για το συλλογικό καλό της κοινότητας!

Πάντως, οι δύο έρευνες αποδείχτηκαν καθ’ όλα συμπληρωματικές και τα αποτελέσματά τους ισχύουν πιθανότατα για όλα τα κοινωνικά έντομα. Ταυτόχρονα, όμως, ενδέχεται τα πειράματα με τα γονιδιακά τροποποιημένα μυρμήγκια να αποτελέσουν το μοντέλο για τη μελέτη της κοινωνικότητας σε πιο πολύπλοκους οργανισμούς, του ανθρώπου μη εξαιρουμένου.

Μήπως έχουν δίκιο όσοι υποστηρίζουν ότι, χωρίς να το συνειδητοποιούμε, έχουμε εισέλθει στη «μετα-γονιδιωματική εποχή» όπου θα επιλέγουμε κατά βούληση τις κοινωνικές συμπεριφορές που μας… βολεύουν;

CRISPR: ένα πανίσχυρο βιοτεχνολογικό εργαλείο

Το CRISPR είναι μια σχετικά πρόσφατη και αποτελεσματική μέθοδος της γενετικής μηχανικής, η οποία καθιστά πολύ ταχύτερη και ακριβέστερη την τροποποίηση ή την αντικατάσταση του DNA, δηλαδή του γενετικού υλικού όλων των έμβιων οργανισμών, από τα μονοκύτταρα βακτήρια μέχρι τους πολυκύτταρους ανθρώπους.

Δικαίως, λοιπόν, το «σύστημα CRISPR» περιγράφεται ως το πιο ακριβές, μέχρι σήμερα, «μοριακό νυστέρι» της μοριακής γενετικής. Ενα πολύτιμο ερευνητικό εργαλείο που μας επιτρέπει να «κόβουμε και να ράβουμε» το DNA κατά βούληση.

Ομως, αυτή η εντυπωσιακή τεχνική δεν είναι ανθρώπινη επινόηση, αντίθετα, πρόκειται για μια τεχνική που «επινόησαν» τα βακτήρια για να εντοπίζουν τους ιούς που επιτίθενται στο γονιδίωμά τους!

Μόλις ένας ιός εισβάλει στο βακτηριακό κύτταρο, το ανοσοποιητικό σύστημα του βακτηρίου αναγνωρίζει, εντοπίζει τον εισβολέα και εξαλείφει το ξένο DNA του ιού.

Η ανακάλυψη αυτού του βακτηριακού μηχανισμού οδήγησε τους ερευνητές στην αντιγραφή και την τελειοποίησή του, ώστε να εφαρμόζεται στο εργαστήριο για τον ακριβή εντοπισμό και την επιλεκτική τροποποίηση του DNA όλων των βιολογικών οργανισμών.

Αυτή η νέα τεχνική της γενετικής μηχανικής που θυμίζει έντονα την αυτόματη «επεξεργασία κειμένου», η οποία επιτρέπει τον εντοπισμό, την εξάλειψη και την αντικατάσταση των λαθών ενός κειμένου, ίσως αποδειχτεί, στο μέλλον, ένα πανίσχυρο θεραπευτικό εργαλείο για την εξάλειψη των γενετικών ασθενειών.

Παρά τις εντυπωσιακές εφαρμογές αυτής της γενετικής τεχνολογίας, πολλοί επιφανείς ερευνητές μάς προειδοποιούν, από τώρα, για τις πιθανές αρνητικές επιπτώσεις που θα είχε η πρόωρη εφαρμογή της στους ζωντανούς οργανισμούς και στον άνθρωπο.

Ανησυχίες που, πολύ σύντομα, αποδείχτηκαν όχι μόνο εύλογες αλλά και απολύτως δικαιολογημένες όταν ανακοινώθηκε επίσημα ότι ορισμένοι ερευνητές στην Κίνα χρησιμοποίησαν αυτή την τεχνική σε πειράματα με ανθρώπινα εμβρυακά κύτταρα!

Μια είδηση που προκάλεσε, ευτυχώς, την άμεση και οργισμένη αντίδραση της διεθνούς επιστημονικής κοινότητας.

Στο πλαίσιο αυτών των αντιδράσεων, πολλοί επιφανείς επιστήμονες, όπως οι νομπελίστες Τζον Μάικλ Μπίσοπ, Ελίζαμπεθ Μπλάκμπερν, Ρίτσαρντ Ρόμπερτς κ.ά., αλλά και αντιπρόσωποι από μεγάλα ερευνητικά κέντρα και διεθνείς οργανώσεις δήλωσαν ότι απαιτείται άμεσα η θέσπιση ενός διεθνούς μορατόριουμ στη χρήση της τεχνολογίας CRISPR σε ανθρώπινα έμβρυα.