Cercetarea pe nivelele de insulină în dezvoltarea gândacului de bălegar poate să fie corelat cu cercetarea diabetului.

Laura Lavine, profesor de entomologie , îşi petrece activitatea cernând bălegar. Lavine studiază efectele mediului asupra geneticii gândacului de bălegar. În mod specific, ea încearcă să realizeze de ce sunt atâtea variaţii extreme la dimensiunile cornurilor gândacilor de la o regiune la alta.

Lavine şi echipa ei de cercetare au efectuat teste folosind o formă de ARN (acid ribonucleic) pentru a manipula expresia genelor la gândacul de bălegar aţintind calea de unde provine semnalul insulinei pentru a determina efectele sale la creşterea cornului la gândaci. Lavine spunea că, datorită faptului că au găsit calea semnalului insulinei la aproape toate speciile de animale, această cercetare poate asigura o imagine de ansamblu la diabetul uman şi poate să ofere un nou fel de cercetare pentru vindecarea sa.

Specia de gândaci pe care Lavine face cercetarea se numeşte Nigriventris Onthophagus, fiind una din cele 3.000 de specii de gândaci încornoraţi care arată variaţiile drastice de mărimi ale cornurilor bazate pe cât mănâncă în timpul dezvoltării lor.

Gândacii de bălegar masculi care nu au nutriţie adecvată ca şi larvele vor rămâne mai mici şi se vor dezvolta reducându-şi cornul, sau în unele cazuri mai extreme, vor rămâne fără corn. Dezvoltarea cornului este independentă total de genetică. Asta înseamnă că, gândacii mari cu corn pot avea gândaci fără corn şi micuţii gândaci fără corn pot avea gândaci mari.

Lavine spune că această plasticitate fenotipică reprezintă o adaptare evolutivă pozitivă care asigură o mai bună formă, măsurată în numărul de progenituri produşi, prin alocarea energiei la dezvoltarea adecvată a organelor genitale şi de supravieţuire în pofida imaginii sexuale şi înarmare.

Ea se aşteaptă să găsească că totul depinde de insulină. Gândacul produce insulină pentru a-şi regla nutriţia şi receptorii săi de insulină influenţează expresia genetică a cornului. Studiul ei, de 2 până la 5 ani, finanţat de Fundaţia Naţională de Ştiinţă, este să determine care gene sunt  acelea care stau la baya variaţiilor extreme ale cornului la gândacul de bălegar şi prin ce căi gândacul semnalizează insulina ce permite sau interzice exprimarea acestor gene specifice.

Pentru a face asta, echipa de cercetare împerechează gândacii de bălegar, luânu-le larvele şi clonează mii de gene pe săptămână folosind tehnologia de secvenţiere de ultimă generaţie. În cele din urmă echipa injectează interferenţa de ARN (ARNi). Acest ARNi dublu-catenar, un receptor de insulină clonat în acest caz, ataşat apoi complementarului său ADN transformă expresia genei specifice pornind-o sau oprind-o înainte să se dezintegreze şi să fie absorbită de celulă.

“Realizând acest studiu năucitor, noi putem administra aceeaşi doză de hrană la fiecare larvă şi observăm dacă da sau nu … gena afectată de ARNi determină creşterea cornului,” zice Lavine. “Odată ce am găsit secvenţa de genă corespunzătoare, vom putea testa alte chestii.

Vom putea să manipulăm larvele să facem femelele să dezvolte cornul, de exemplu?” Ian Warren, un cercetător post-doctoral al echipei, a extras ARN din dezvoltarea larvei şi a secvenţiat genomul de onthophagus nigriventris.

El spunea că, cu toate că dezvoltarea biologică este doar la început, domeniu se dezvoltă rapid şi acest studiu este exact de ce are nevoie.

“Trebuie să înţelegi dezvoltarea pentru a înţelege evoluţia,” zice Warren. “Acest proiect este complet inedit. Nimeni n-a arătat până acum efectul semnalului insulinei în variaţii naturale. Unele studii au subliniat importanţa sa în determinarea mărimii organismului, dar niciodată dimensiunea organică.” Un studiu atent a semnalului insulinei la expresia genei poate aduce o rivire în ansamblu a diabetului la oameni, zice Lavine.

În timp ce calea semnalizării insulinei e un compromis evolutiv pozitiv în abilitatea gândacului de bălegar de a se adapta şi reproduce, la oameni e de cele mai multe ori o adaptare negativă la forma de boală, spune ea. Datorită faptului că toate organismele vii împart majoritatea genomului lor, secvenţionarea genomului gândacului de bălegar şi înţelegând rolul căii în expresia genei ar putea fi corelată şi la oameni.

“Oricare ar fi soluţia ce deja împărăţia animală ne-a pus-o la dispoziţie va fi o cură cu mult mai bună decât orice am crea noi înşine,” spunea ea. “Dacă putem înţelege cum funcţionează acea cale şi ce gene afectează gândacii, atunci am putea sugera un prim pas spre o vindecare a diabetului la oameni.”