遺伝子工学における新しい「スーパーツール」は、しばらくの間話題を呼んでいます。Crispr/Cas9 遺伝子ハサミを使用すると、遺伝物質への介入が比較的簡単かつ正確に可能になります。自然からコピーされたこのシステムは、ゲノム内の任意の場所を見つけて、そこでの操作を可能にします。 Crispr/Cas9 プロセスを使用すると、遺伝子片を挿入したり、問題のある突然変異を修正したり、特定の DNA 配列を切り取ったりすることができます。
Crispr/Cas9 は、特に医学研究において、たとえば遺伝的欠陥の除去などにおいて、非常に大きな可能性を秘めています。しかし、このツールは現在、基礎研究でも使用されており、特定の遺伝子の機能を研究する可能性に革命をもたらしました。簡単に言うと、研究者はCrispr/Cas9を使って特定の遺伝子を切り出し、この遺伝子の喪失が生物にどのような影響を与えるかを調べます。
特別な種類のアリがこれを可能にします
2 つの研究チームがアリの複雑な社会的行動の遺伝的基盤を調査するために現在使用しているのは、まさにこのシステムです。ニューヨークのロックフェラー大学のダニエル・クロナウアー率いるグループは、Crispr/Cas9 実験に珍しいアリの種である Ooceraea biroi を使用しました。この種には有性的に卵を産む女王が存在しません。代わりに、昆虫は無精卵で繁殖し、クローンに成長します。単為発生として知られるこの概念は、個体が遺伝的に同一であるアリのコロニーを作成します。 「これは、Crispr/Cas9 を使用して個々の卵を改変し、研究したい遺伝子変異を完全に含むコロニーを構築できることを意味します」と Kronauer 氏は説明します。
しかし、ニューヨーク大学のクロード・デスプラン率いる 2 番目のチームは、Crispr/Cas9 実験にアリの種 Harpegnathos Saltator を使用しました。また、コロニー全体を操作する特別な機会も提供します。この種で女王が死ぬと、若い働きアリが「疑似女王」に成長する可能性があります。遺伝子を改変すると、その操作が子孫に伝わり、完全に遺伝子改変されたアリのコロニーが作成されます。
嗅覚を失ったアリはどのように行動するのでしょうか?
現在の研究では、両研究グループは当初、同じ遺伝子、いわゆる匂い受容体共受容体（Orco）の遺伝子構造に焦点を当てていました。この遺伝子は最終的に、アリに合計 350 個の匂い受容体の形成を可能にします。 Crispr/Cas9 とその特別な試験動物を使用して、両研究チームは試験コロニー内のすべての個体でこの遺伝子のスイッチをオフにすることに成功しました。最終的に、これによりアリは匂いがわからなくなりました。このようにして、研究者らは昆虫における嗅覚とフェロモンの認識の重要性を詳細に調査することができました。
嗅覚系が低下したアリは社会的スキルを失い、巣の仲間と意思疎通ができなくなることが判明した。フェロモンの効果によるアリの足跡をたどることもできなくなり、あてもなく歩き回るようになった。さらに、Orco 遺伝子のスイッチをオフにすると、両種のアリの脳の解剖学的構造に影響があったと研究者らは報告している。人間が言語や顔認識などの機能に特化した脳領域を持っているのと同様に、アリにも匂いの感知と処理を担当する脳中枢があります。研究者らは、まさにこれらの領域が実験動物にはほとんど欠けていることを発見した。彼らは現在、何がこの影響をもたらすのかをさらに調査したいと考えている。
「私たちの研究は、アリに関する遺伝子研究の実現可能性を証明しています」とクロナウアー氏は要約する。 「社会的行動に影響を与えていると考えられる遺伝子を実験的にオフにして、その影響を観察できるようになりました」と科学者は嬉しそうに言う。デスプランのグループの科学者シェリー・バーガーは、この研究はアリの行動を理解する上で興味深いだけでなく、人間への影響の基礎としても興味深いと強調する。統合失調症やうつ病などの特徴です」とバーガー氏は言う。
