Ученые создали червя-зомби, управляемого светом

На протяжении последних двух веков основным методом получения знаний в биологии было выключение того или иного элемента (гена, группы нейронов, структуры мозга) и изучения последствий такого нарушения. Именно такой способ дал максимум знаний по физиологии животных и растений. Благодаря молодой технологии оптогенетике (она начала развиваться в 2005-м году) в руках ученых появляется новый способ исследования живых объектов. Принцип оптогенетики прост: в нервные клетки внедряются белки, которые активируются в ответ на световой импульс определенной частоты. При активации этих белков нейрон меняет свое состояние: есть белки способствующие возбуждению нейрона, а есть и тормозящие. Для их внедрения в клетку необходимо совершить генетические манипуляции, которые добавят в ДНК нужных клеток участок, кодирующий белок с нужными свойствами.

Возбуждая импульсом света нейроны - рецепторы касания, ученые дают червю команду "назад"

В своей статье, опубликованной в Nature Methods, группа ученых из Технологического университета штата Джорджия описывает установку, которая при помощи оптогенетики и устройства для "наведения" импульсов света позволяет управлять любимцем биологов - нематодой c. elegans (крошечным червем, состоящим всего из 1031 клетки, из которых 302 - нервные) - без необходимости фиксировать его.

Импульс света тормозит мотонейроны червя (на экране появляется надись DLP ON), что заставляет его приостановиться

Система подсветки состоит из обычного ЖК-проектора, который был несколько модифицирован, чтобы приспособить его для освещения небольшого, но подвижного животного. Работа трех независимых каналов: красного, зеленого и синего позволяет запускать три различных вида белков, которые находятся в различных частях нервной системы животного. "Подобный осветительный прибор значительно увеличивает нашу способность контролировать, менять, наблюдать и исследовать то, как нейроны, мускулатура и их взаимодействие приводят к появлению поведения животного", - говорит профессор Ханг Лу (Hang Lu), которая вместе со своими студентами занималась созданием установки.

Чтобы все это заработало, команде пришлось написать свой софт, который отслеживает перемещение животного по данным, поступающим с видеокамеры, присоединенной к микроскопу. Благодаря такому трекингу стало возможным фокусировать лучи света как раз в том месте, где сейчас находится животное и посылать ему лучи управления.