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Dai laboratori: Biotecnologia
Mouse con visione dei colori migliorata
I topi progettati per avere un terzo fotorecettore possono distinguere più colori rispetto ai topi normali
I topi vengono premiati se scelgono correttamente il colore che differisce dagli altri due. Solo i topi con un fotorecettore in più possono distinguere determinati colori.
Fonte: L'emergere di una nuova visione del colore nei topi progettati per esprimere un fotopigmento di un cono umano
Gerald H. Jacobs et al.
Scienza 315 (5819): 1723-1725
Questa storia faceva parte del nostro numero di maggio 2007
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Risultati: I ricercatori della Johns Hopkins University e dell'Università della California, Santa Barbara, hanno utilizzato l'ingegneria genetica per allevare topi che hanno tre tipi di fotorecettori, come fanno gli umani, invece di due, come fanno normalmente i topi. Dopo un lungo addestramento, i topi sono stati in grado di distinguere i colori che i topi normali non potevano.
Perchè importa: Poiché il risultato richiedeva solo cambiamenti indotti geneticamente dei fotorecettori e nessuna modifica dei circuiti neurali sottostanti, i risultati suggeriscono che il sistema sensoriale è molto plastico e può imparare a utilizzare informazioni completamente nuove. Questo potrebbe spiegare come i primati, gli unici animali con visione tricromatica dei colori, abbiano sviluppato le loro capacità di rilevamento del colore. I primati potrebbero aver sfruttato le informazioni visive extra fornite da un nuovo fotorecettore senza sviluppare un cablaggio specializzato nel cervello.
metodi: I ricercatori hanno progettato topi per esprimere il gene per una proteina fotosensibile in grado di rilevare la luce rossa, che i topi di solito non riescono a distinguere dal verde. Nei test comportamentali, ai topi sono stati mostrati tre cerchi di luce colorata: due dello stesso colore e uno di colore diverso distinguibili dagli umani ma non dai topi normali. Dopo un allenamento intensivo durante il quale i topi sono stati premiati per aver selezionato il colore diverso, gli scienziati hanno scoperto che i topi con il sensore extra potevano distinguere i colori mentre le loro controparti normali no.
Prossimi passi: I ricercatori intendono studiare come il sistema visivo nei topi ingegnerizzati si è adattato per sfruttare le nuove informazioni.
Batteri fatti per raccogliere la luce
Un insieme di geni trovati nei microrganismi marini può conferire ai batteri comuni la capacità di generare energia dalla luce
Fonte: L'espressione genica del fotosistema della proteordopsina consente la fotofosforilazione in un ospite eterologo
Edward F. DeLong et al.
Atti dell'Accademia Nazionale delle Scienze 104 (13): 5590-5595
Risultati: Il batterio comune E. coli può essere convertito in un organismo che raccoglie la luce in un unico passaggio genetico. I ricercatori del MIT hanno modificato il E. coli genoma per includere una stringa di DNA trovata nei microrganismi marini in grado di generare energia dalla luce. I batteri risultanti hanno sintetizzato tutti i componenti necessari per duplicare quell'impresa e li hanno assemblati nella membrana cellulare.
Perchè importa: Il geneticamente modificato E. coli , che normalmente trarrebbero la loro energia da composti organici come gli zuccheri, sono stati in grado di passare a una dieta di luce solare. Modifiche simili potrebbero portare a batteri che producono in modo più efficiente biocarburanti, farmaci e altre sostanze chimiche, dal momento che potrebbero utilizzare più fonti di carbonio come materiale per i bioprodotti piuttosto che bruciarli per produrre energia.
I risultati hanno anche gettato luce sull'evoluzione microbica. Gli scienziati avevano precedentemente scoperto che i geni per il sistema di raccolta della luce, che si trovano spesso raggruppati nel genoma, vengono spesso scambiati tra diversi microrganismi nell'oceano. Il fatto che un singolo trasferimento genetico possa fornire alle cellule tutti i geni di cui hanno bisogno per raccogliere energia dalla luce aiuta a spiegare come tale capacità possa viaggiare così ampiamente. (Il meccanismo per convertire la luce in energia qui descritto, scoperto solo pochi anni fa, è diverso dalla fotosintesi basata sulla clorofilla.)
metodi: I geni inseriti nel E. coli hanno permesso loro di sintetizzare due proteine: la proteorodopsina, che è simile a una proteina presente nella retina umana, e la retina, una molecola sensibile alla luce che si lega alla proteorodopsina. Quando la proteorodopsina è legata alla retina e colpita dalla luce, pompa protoni carichi positivamente attraverso la membrana cellulare. Ciò crea un gradiente elettrico che funge da fonte di energia.
Prossimi passi: I ricercatori stanno ora lavorando su modi per aumentare la capacità dei batteri modificati di raccogliere e utilizzare l'energia dalla luce.