Японские ученые продемонстрировали методику, которая позволяет им дистанционно управлять движениями червей. Имплантируя светочувствительные белки в организмы червей, команда смогла заставить их двигаться на зеленый свет и останавливаться в ответ на ультрафиолетовое излучение.
Простые живые организмы могут реагировать на различные стимулы, такие как свет или химические вещества. Это помогает им находить пищу или избегать опасности. Такая простая сенсорная система может быть легко взломана, что позволяет ученым создавать своеобразных «киборгов» - дистанционно управляемых живых существ с электронными компонентами. Например, тараканами можно управлять, электрически стимулируя их усики. Насекомые воспринимают это как столкновение с препятствием и инстинктивно поворачивают в другую сторону.
В новом исследовании ученые из Столичного университета Осаки (Япония) взяли под дистанционный контроль живых червей. Для этого они использовали в качестве триггера белки, называемые опсинами. Эти белки чувствительны к различным длинам волн света. При воздействии света белок и реагирует, посылая сигналы, которые могут активировать различные нервные цепи в организме червя. Такой метод ученые называют «оптогенетикой».
Команда использовала светочувствительные белки, чтобы напрямую контролировать движения крошечного червя вида C. elegans, часто используемого в лабораторных исследованиях.
Червям имплантировали опсины двух видов. Первый, полученный из организма комаров, был помещен в сенсорные клетки. При активации он заставлял червей активнее извиваться. Второй опсин, полученный из организма миног, чувствителен к ультрафиолету. Онр был имплантирован в двигательные нейроны червей.
В результате этой манипуляции черви начинали активно двигаться при воздействии зеленого света и полностью останавливались под ультрафиолетовым излучением.
Также ученые обнаружили, что технология работает даже через продолжительное время. Это означает, что имплантированные белки не разрушаются с течением времени. Значит, метод может быть использован для создания оптогенетических систем воздействия, которые выполняют различные функции под светом разного спектра.
Пока неясно, как именно можно применить результаты этого исследования на практике. Тем не менее, ученые убеждены, что это важный прорыв в понимании биологии сенсорных систем. В конечном итоге открытие может привести к появлению новых ценных лекарств.
Исследование было опубликовано в журнале PNAS.
