使用实验方案 果蝇 作为实验室毒性测试的无脊椎动物模型系统

本方案可用于了解有毒物质在不同发育阶段对生物适应性的影响，并研究污染物暴露对多代生物的作用效果。在我位于科罗拉多州立大学普韦布洛分校的研究实验室中，将由两名本科生——休·朗格（Hugh Long）和泰勒·哈维（Tyler Harvey）——进行该操作的演示，他们也是该校推动STEM教育积极参与社区建设的成员。开始研究感兴趣的环境污染物时，首先需确定该化合物对黑腹果蝇（Drosophilia）的半数致死剂量（50% lethal dose）。

采用既定方法绘制剂量反应曲线。接着，用含有目标浓度化合物的培养基进行准备。例如，在配制即用型培养基时，将化合物加入水相部分。

同时，制备不含添加化合物的对照培养基。为建立用于收集实验动物的培养体系，采用标准方法将繁殖期成虫转移至生长培养基中。每支试管中的果蝇数量应保持一致，并避免成虫过度拥挤。

然后，在标准条件下将果蝇培养一至四天。培养结束后，弃去成虫，留下受精卵继续发育成熟以备检测。随后，将试管重新放回培养箱中。

可在任何发育阶段进行处理。此外，可根据实验目的在任意发育阶段收集实验对象。每天观察发育中的动物，以确定目标阶段（例如游走三龄幼虫）的最初迹象。

为了检测暴露对游走期三龄幼虫阶段的影响，应在开灯后一小时内收集幼虫，此时幼虫开始从食物基质中爬出。接着，倒去水分，并将幼虫转移至实验用纸巾上，轻轻去除多余的水分。待幼虫表面干燥后，将其转移至相应的收集管中。

为了检测暴露对成虫的影响，收集新羽化的成虫；可以使用二氧化碳麻醉。务必在果蝇达到性成熟并开始交配前进行收集。将果蝇按性别分组，并转移至装有对照或实验污染培养基的试管中，以匹配既有的暴露条件。

随后，在检测成虫体内污染物前24小时，将对照组和污染培养基中的成虫转移至装有对照培养基的离心管中，使成虫能够清理体表多余的培养基。经过24小时的清洁后，可采用适当的方法对果蝇进行检测。例如，可通过交配选择实验来检测其行为变化。

利用这些方法，研究污染物暴露的跨代效应非常简便。只需将暴露后的成虫与对照培养基中的成虫进行杂交，即可研究其子代未暴露于污染物时所产生的效应。本实验方案已被用于评估铅在同一子代个体内的累积、消除和蓄积情况。

果蝇在不同剂量、发育阶段和进化尺度下均易于富集铅。通过多代暴露实验发现，亲代的暴露效应并未传递给子一代成年后代。因此，利用本方案，可检测不同进化尺度下的适应性反应，以及非暴露所致的跨代效应。

接下来，将果蝇从卵阶段开始在对照培养基或含铅培养基中培养至成虫期，并在除毒24小时后进行交配偏好测试。在含铅培养基中培养的雌性果蝇更倾向于与暴露于铅的雄性交配，而非与对照组雄性交配。另一方面，雄性果蝇未表现出相同的偏好倾向。

观看本视频后，您应能充分了解如何饲养和收集果蝇以回答各类生物学问题及毒理学问题。若操作得当，掌握本方案后可在一至两个月内完成实验。在进行该操作时，重要的是要记住需轻柔处理果蝇，以避免引发不必要的应激反应。

采用此实验方案后，还可进一步探讨行为学、遗传学和神经科学等相关问题。请注意，操作污染物时可能存在极高风险，因此在实施本实验过程中，必须采取必要的安全防护措施，例如佩戴个人防护装备，并在通风橱内制备污染物。