Terlepas dari apa yang mungkin pernah Anda lihat di film monster tahun 1950an, sulit untuk mengangkat semut mutan. Selama bertahun-tahun ahli biologi telah mengubah genetika organisme yang beragam seperti tikus dan nasi. Lalat buah mutan adalah bahan pokok laboratorium. Namun, siklus hidup yang kompleks semut menghambat upaya menumbuhkan semut rekayasa genetika - sampai sekarang.
Pada hari Kamis, dua tim peneliti independen menggambarkan pekerjaan mereka yang menghapus gen semut. Dua makalah yang mencatat semut mutan pertama muncul di jurnal Cell, bersamaan dengan penelitian ketiga yang mengubah perilaku semut menggunakan hormon perang serangga.
Claude Desplan, seorang ahli biologi Universitas New York dan seorang penulis salah satu dari penelitian tersebut, mengatakan bahwa, sejauh yang dia tahu, semut ini adalah "mutan pertama pada serangga sosial manapun."
Semut memiliki peran sosial yang kompleks, meski anggota koloni secara genetis sangat mirip. Betina mungkin adalah ratu peletakan telur atau pekerja steril, pembersih koloni atau tentara ganas. Laki-laki, yang tidak lebih dari sistem pengiriman sperma dengan sayap, hanya tampil musiman. Untuk memastikan gen mutan terus berlanjut, "Anda harus melalui ratu," kata Desplan. "Tidak mudah bikin ratu."
"Ada banyak pertanyaan biologis yang menarik yang dapat Anda pelajari dengan semut yang tidak dapat Anda pelajari dengan lalat buah atau bahkan tikus," kata ahli biologi Universitas Rockefeller, Daniel Kronauer, seorang penulis penelitian mutan semut lainnya. Jika Anda melempar seribu lalat buah ke dalam ember kotoran, mungkin mereka akan melawan atau bersanggama, katanya. Tapi itu saja. Lakukan hal yang sama dengan semut dan mereka akan mulai bekerja menggali, merawat induk dan mencari makan.
Terlebih lagi, serangga merupakan target utama untuk studi epigenetik, faktor eksternal yang mengaktifkan gen dan mematikannya. "Semut sangat menakjubkan karena dengan genom yang sama Anda bisa menjadi ratu, atau pekerja, atau pekerja kelas lain, atau seorang tentara," kata Desplan.
Kelompok riset Desplan memilih untuk mempelajari spesies semut melompat yang ditemukan di India, Harpegnathos saltator, karena semua semut ini berpotensi subur. Sebelum bertelur, pekerja harus menjadi pseudo-queens. (Istilah ilmiah untuk ratu pseudo adalah "gamang" - tidak ada kaitannya dengan permainan video anti-feminis sekitar tahun 2014.) Jika koloni antagonis kehilangan ratu, para pekerja melewati gantet antena ritual yang menggoda Duel. Pemenang berubah menjadi ratu semu.
Kronauer dan rekan-rekannya, dipimpin oleh mahasiswa pascasarjana Universitas Rockefeller Waring Trible, mempelajari semut cloning raider, Ooceraea biroi. Tidak seperti kebanyakan semut, semut raider bereproduksi secara aseksual, melalui partenogenesis. Populer disebut kelahiran perawan, ini adalah fenomena yang terlihat pada beberapa ular, kadal dan hiu. Anak buahnya berakhir sebagai klon betina. Untuk kedua spesies, hasil perubahan genetik yang diinginkan sama: menciptakan semut induk yang melahirkan generasi mutan di masa depan.
Kedua kelompok penelitian bermutasi semut mereka dengan cara yang sama. Dengan menggunakan teknik CRISPR-Cas9, dengan molekul bakteri bertindak seperti gunting untuk mencabut gen, para ilmuwan menyingkirkan komponen penting dari reseptor bau semut.
Feromon, bau yang digunakan semut berkomunikasi, adalah media sosial mereka. Meskipun ada ratusan gen pencium pada semut, menghapus satu gen tertentu - yang disebut orco, untuk reseptor reseptor bau - secara efektif membuat hampir keseluruhan sistem penciuman semut tidak berguna.
Melepaskan setiap gen bau individu akan "pada dasarnya tidak mungkin," kata Kronauer. Tapi kekuatan orco untuk "mengeluarkan seluruh keluarga" gen penciuman membuatnya menjadi calon manipulasi yang jelas. (Itulah sebabnya kedua kelompok penelitian secara independen memutuskan untuk fokus pada penghapusan gen tersebut.) Serangga tersebut kehilangan sekitar 90 persen penciuman mereka, kata Desplan.
Perilaku mutan berubah drastis. Semut melompat dari koloni India dan tidak mau makan. Jika Desplan mengisolasi semut jumping mutan, semut masih menjadi ganggang yang subur. Tapi ratu pseudo-ratu ini hanya memiliki sedikit telur dan ibu-ibu malang. Dan jika mutan itu milik koloni yang kehilangan ratu, mereka tidak ikut serta dalam antena duel. Sebagai gantinya, mereka hanya menyalakan antena mereka saat sendirian, seolah-olah bayangan.
Semut raider clonal yang tidak bisa merasakan feromon juga bertingkah aneh. Biasanya, semut ini membenci bau spidol Sharpie. Tapi mutan berbaris tepat di atas garis yang digambar di Sharpie.
Seperti semut jumping, mutan biro Oitoeraea menjadi antisosial. "Tiba-tiba semut ini tidak lagi sosial lagi. Mereka berkeliaran, mereka tidak bergabung dengan koloni tersebut, "kata Kronauer. "Mereka hanya berjalan-jalan." Mereka juga tidak mengikuti jalur feromon yang ditinggalkan saudara mereka.
Hal-hal yang asing juga terjadi. Salah satu penyendiri yang sangat aneh merayap masuk ke koloni, mencuri dengan sebutir telur dan mulai mempelai pria itu dengan antena nya. Tiba-tiba saja dia terkejut. Tidak ada alasan untuk waspada, namun banjirnya feromon peringatan yang dilepaskannya melepaskan sisa koloni non-mutan itu menjadi sebuah tizzy, kata Kronauer.
Sekarang para ilmuwan tahu bahwa mereka dapat mengubah perilaku semut melalui gen mereka, Kronauer berencana untuk mempelajari cara koloni membagi persalinan mereka.
Bayangkan dua orang tinggal di apartemen. Sebagai piring menumpuk, teman sekamar dengan ambang yang lebih rendah untuk piring kotor mulai mencuci piring lebih sering. Dalam bahasa pengamat biologi, teman sekamar itu "muncul sebagai spesialis pencuci piring." Metode penelitian lama adalah mengubah isyarat eksternal - setara dengan menghapus mesin pencuci piring dan melihat apa yang terjadi. Melalui manipulasi genetik, Kronauer berencana untuk secara langsung mengubah batas internal semut.
Desplan tertarik pada cara semut mengubah umur panjang mereka, disamping persepsi sensorik. Pekerja tinggal sekitar tujuh bulan. Tapi pekerja yang menjadi pseudo-ratu tinggal selama empat tahun. Itu seperti satu kembar manusia yang hidup sampai usia 85 dan yang lainnya berusia 550 tahun. "Memperluas oleh faktor 10 tidak pernah terdengar," kata Desplan.
Pekerja yang menjadi pseudo-queens kembali kepada pekerja begitu mereka terkena pheromones ratu. Mantan ratu ini meninggal dalam beberapa bulan. Itu berarti harus ada saklar genetik reversibel yang mengendalikan rentang kehidupan semut.
Ilmuwan lain telah mencatat model semut mutan, kata Kronauer, termasuk pakar yang mempelajari lebah madu. "Orang-orang sangat senang," katanya, dan mereka telah bertanya apakah laboratoriumnya bisa membantu membuat protokol serupa pada spesies lain.
Penelitian seperti ini membuka pintu bagi organisme model baru, dalam pandangan Desplan. Jika metode bioscience tradisional adalah mengajukan banyak pertanyaan tentang organisme yang sama - seperti tikus atau lalat buah - maka teknik rekayasa genetika memungkinkan ahli biologi mengajukan pertanyaan yang sangat spesifik kepada hewan yang sesuai dengan kebutuhan mereka.
Jika Anda ingin model masyarakat, lihat semut. "Bahkan tikus pun tidak memiliki perilaku yang sangat canggih," kata Desplan.
Beberapa ahli entomologi menjadi ahli semut karena mereka menyukai semut. Untuk Desplan, itu adalah afinitas yang lebih pragmatik. Dia telah bekerja dengan serangga yang beragam seperti lalat buah, tawon dan kupu-kupu. Dan sekarang semut mutan.
"Kami menjadi orang semut karena kami perlu," katanya, "bukan karena kami dilahirkan sebagai manusia semut." Dan, jika mutan model ini berhasil menangkap cara Desplan dan Kronauer memprediksi, perkirakan barisan orang semut membengkak.
0 comments