«Эпигенетические факторы также могут влиять на риск рака и играть роль в клиническом развитии болезни», — говорит Лыко. Например, коллеги из DKFZ недавно показали, что эпигенетика играет важную роль в медуллобластоме, агрессивной опухоли головного мозга у детей (DKFZ PM Nr. 30/2014). Лико объясняет, что «чтобы понять основы эпигенетики, нам нужны модели.
Обычные модели мышей и крыс, которые обычно используются учеными-онкологами, менее полезны для этой цели». Пора искать в другом месте.
Гюнтер Фогт, зоолог из Гейдельбергского университета, предложил ученым DKFZ взглянуть на пресноводных мраморных раков, которые теперь распространились по всему миру. На Мадагаскаре он размножается так быстро, что представляет угрозу не только с экологической точки зрения, но и с экономической точки зрения, поскольку животные уничтожают посевы риса. Мраморные раки также встречаются в озерах на юге Германии, а также в Швеции и Японии, и теперь их даже легко найти в большинстве аквариумов и зоомагазинов.
«Поскольку есть только самки, я подозревал, что эти раки могут воспроизводиться путем клонирования. Если так, то все эти животные должны иметь идентичную ДНК, и большое разнообразие внешнего вида и поведения может быть полностью основано на эпигенетических причинах».Лико проявил любопытство, и он начал изучать этих животных в лаборатории, что подтвердило предположение. «Мы исследовали ДНК 4 животных и обнаружили, что они полностью идентичны, мы не обнаружили ни одной генетической разницы.
Мраморный рак действительно является клоном — миллионы животных произошли от одного оригинального образца».Мраморные раки произошли от речных раков, которых аквариумисты разводили много лет.«В случае мраморных раков в геноме произошло что-то, что позволяет животным размножаться путем партеногенеза», — объясняет Лыко.
Животные откладывают триплоидные яйца, которые без оплодотворения превращаются в полноценного рака. Предполагается, что случайный холодовой шок предотвратил деление мейотических клеток в яйцах самок. Мейоз уменьшает количество хромосом в родительской клетке вдвое, и без этого раки откладывают диплоидные яйца с двойным набором хромосом.
Если эти яйца оплодотворяются, они производят триплоидное потомство с тройным набором хромосом. Эти животные больше по размеру, чем их родители, но обычно бесплодны и не могут сами производить потомство.Ученые предположили, что это «событие в геноме» привело к тому, что мраморные раки утвердились как отдельный вид.
Биологи называют это спонтанно плодовитым населением. Чтобы проверить это, исследователи поместили самок мраморных раков вместе с самцами речных раков. «Животные сразу же начали спариваться, но все потомство, которое мы получили, были чистыми мраморными реками.
Генетический материал самцов плоских раков нигде не обнаружен. Мы пока не знаем, связано ли это с тем, что оплодотворение не произошло в первый раз место, или же после оплодотворения генетический материал сперматозоидов остался неиспользованным ».
Однако мраморные раки — это определенно отдельный вид. И поскольку они сделали соответствующие выводы, Лико и его коллегам было разрешено назвать это. Они остановились на Procambarus virginalis, что в основном означает «девственные раки».Ученые также обнаружили, что по сравнению с раками из Эверглейдс, мраморные раки имеют лишь примерно в 1,4 раза больше генетического материала.
Однако в наборе триплоидных хромосом они ожидали примерно в 1,5 раза больше. Похоже, что что-то пропало в процессе. «Сейчас мы смотрим, какие части генома речного рака отсутствуют у мраморных раков.
Возможно, именно в этом и кроется ключ к партеногенезу », — предполагает Лико.Прежде чем он начал работать с мраморными раками, группа Лико уже провела испытания других моделей животных, в которых эпигенетика играет важную роль. Одним из них были пчелы, у которых личинка, которую кормили маточным молочком, превращалась в матку, а те, кого кормили нектаром, превращались в обычных маленьких рабочих пчел.
Саранча, содержащаяся изолированно в клетке, имеет незаметный зеленый цвет. Однако, когда они живут в стае, они приобретают поразительный коричнево-желтый цвет. Обе модели на животных не подходили для исследований рака, объясняет Фрэнк Лико: «Пчел нельзя разводить в лаборатории, и все находят саранчу отвратительной».
Будем надеяться, что с мраморными раками группа Лико теперь нашла идеальную модель для исследования эпигенетического рака. Недавно они опубликовали свои результаты в Biology Open.