Муха Дрозофила – плодовая мушка
Ученые всего мира кристально изучают дрозофил, не в том смысле, что их так интересуют насекомые, а потому, что результаты исследований можно перенести на нас — людей. Муха Дрозофила — пожалуй, ни одно живое существо не дало человечеству столько открытий, как маленькая плодовая мушка дрозофила — она изменила мир.
Муха Дрозофила – плодовая мушка
Дрозофила бурочеревая (Drosophila melanogaster Meigen, 1830) является одним из самых распространенных видов в семье Мух-дрозофил (Drosophilidae), отряду двукрылых или Мух (Diptera Linnaeus, 1758).
Начиная с работ Чарльза Вудворта, этот вид часто используется в биологических лабораторных исследованиях, включая в области генетики, физиологии, микробного патогенеза и истории эволюции жизни, потому что ее легко содержать, имеет малую продолжительность жизни, и откладывает много яиц.
Мухи, принадлежащие к семье Мух-осетниц (Tephritidae Macquart, 1835) называют также плодовыми мушками, которые можно перепутать с дрозофилами, особенно в Австралии, где термин «плодовые мухи» относится именно к Мухам-осетницам. Здесь они являются экономическими вредителями в области выращивания и переработки фруктов.
Дрозофилы бурочеревые дикого типа имеют кирпично-красный цвет глаз, желто-коричневый цвета брюшка с разделенными черными кольцами. Они имеют половой диморфизм: самки около 2,5 мм длиной, самцы несколько меньше и задняя часть тела темнее. Вес самки около 1 мг, самцов несколько меньше.
Продолжительность жизни дрозофилы зависит от температуры — когда температура снижается, насекомые живут дольше, а при повышении — наоборот, меньше. Жизненный цикл при температуре 25 ° С составляет около 14 дней.
На протяжении жизни каждая муха проходит ряд стадий развития, которые ученые называют онтогенезом — индивидуальным развитием. Каждая Дрозофила рождается из яйца и проходит три личиночные стадии, после чего становится куколкой, и только спустя появляется взрослая муха — имаго, которую мы все знаем.
Глаза мухи дрозофилы занимают больше половины ее головы. Это сложные органы — фасеточные глаза, которые построены из 760 простых глазков, оматидов, и являются одними из наиболее прогрессивных среди насекомых. Каждый оматидий содержит 8 фоторецепторных клеток (R1-8).
Мухи дикого типа имеют красноватый пигмент клетки, который служит для поглощения синего и фиолетового спектров света и возможности видеть в невидимом для человека ультрафиолетовом спектре.
Фоторецепторы у дрозофилы представлены различными изоформами родопсина.Каждая молекула родопсина состоит из белка опсина ковалентно связанного с каротиноидом хромофора, 11-цис-3-гидроксиретиналю.
Примерно две трети мозга дрозофилы отведено лишь визуальной обработке информации.
Почему муху Дрозофилу используют в генетических исследованиях?
Да потому, что уход за популяцией мух требует минимум оснащения и немного места даже при использовании больших культур, и общая стоимость оборудования и реактивов низкая. Она имеет быструю смену поколений, поэтому несколько поколений могут быть изученными на протяжении нескольких недель.
Муха Дрозофила бурочеревая имеет высокую плодовитость (самки откладывают до 100 яиц в день). Дрозофила имеет только четыре пары хромосом: три автосомы и одну половую хромосому. Полный геном дрозофилы был последовательно расшифрован и впервые опубликован в 2000 году.
Томас Хант Морган, работая в Колумбийском университете, начал использовать плодовых мушек в 1910 году с целью экспериментов по исследованию наследственности. Лаборатория Моргана называлась «Комната мух» (англ. «Fly room»), в которой ученые вместе со студентами изучали законы наследственности.
Муха Дрозофила бурочеревая была одним из первых организмов, которую использовали для генетических исследований. И сегодня она остается такой же, причем это наиболее детально изученный вид из всех эукариотических организмов — у Дрозофилы бурочеревой детально картографированы все хромосомы и исследованы все мутации …
Эту маленькую мушку используют, как модель, ведь все живые организмы на Земле построены по одной и той же всеобщей генетической схеме. Поэтому, понимание генетических процессов, например, транскрипции или репликации у плодовых мушек, можно перенести, экстраполировать на других эукариотов, включая человека.
Около 75% человеческих генов болезней имеются и в геноме Дрозофилы бурочеревой, а более 50% белков этой мухи гомологичные белкам млекопитающих, куда принадлежим и мы с Вами!
Муху Дрозофилу успешно используют для моделирования тяжелых нервных заболеваний человека, например, болезни Паркинсона, Альцгеймера, Хантингтона, спиноцеребральной атаксии и других. Кроме того плодовая мушка стала объектом для исследований оксидативного стресса, иммунологических тестов, диабета, рака, передозировки наркотиками и многое другое.
На основе иммунитета Дрозофилы ученые пытаются разработать антибактериальные препараты нового поколения. Иммунная система этого насекомого, формирует два ответа на инфекцию — гуморальную (гормональную) и клеточную.
Первый системный ответ составляет Toll и IMD пути, параллельные системы обнаружения микроорганизмов. Антибактериальные пептиды синтезируются в жировом теле мухи дрозофилы, которое считается гомологом печени человека. Эти пептиды выделяются в гемолимфу, где атакуют патогенные бактерии, убивают их, продырявливая клеточные стенки. Сегодня ученые пытаются очистить эти пептиды и использовать их в качестве антибиотиков.
Поэтому, несмотря на то, что плодовая мушка имеет довольно простое строение организма, однако, она имеет такие же молекулярные механизмы как и все другие животные. Именно поэтому она является выгодной для исследований по генетике, физиологии, патогенеза и другим биологическим наукам.
