Kwantificering van de levensduur van ongewervelde dieren

Levensduurkwantificeringsexperimenten stellen wetenschappers in staat om de genetische en omgevingsinvloeden op de levensduur van een organisme te onderzoeken. Ongewervelde modelorganismen, zoals de fruitvlieg Drosophila melanogaster en de rondworm Caenorhabditis elegans, zijn hierbij uiterst nuttig gebleken. Door experimenten uit te voeren die de levensduur bij deze organismen meten en manipuleren, zijn wetenschappers begonnen om de factoren die het verouderingsproces beïnvloeden te achterhalen.

In deze video leer je over enkele principes achter levensduur en veroudering, basisprotocollen voor het meten van de levensduur bij de worm en de fruitvlieg, en manieren waarop deze experimenten worden toegepast.

Voordat we kijken naar de experimentele procedures voor het meten van de levensduur, is het belangrijk om eerst te begrijpen wat levensduur en veroudering zijn.

Levensduur is de hoeveelheid tijd die een organisme leeft en functioneert, tussen geboorte en dood. Sommige organismen, zoals veel planten, zouden theoretisch voor altijd kunnen leven. Ondertussen zouden de meeste dieren natuurlijk ophouden met groeien, zelfs onder ideale omstandigheden, waarna ze zullen verouderen of'senesceren' tot ze sterven.

Wetenschappers begrijpen nog niet volledig waarom organismen verouderen. Diverse factoren, waaronder straling en chemische schade uit de omgeving, en giftige bijproducten van onze eigen metabolische processen, zijn allemaal gesuggereerd om een rol te spelen bij veroudering.

Om deze factoren te bestuderen, hebben onderzoekers gebruik gemaakt van de korte generatietijden van ongewervelde modelorganismen, zoals wormen en vliegen, die wetenschappers toestaan om meerdere generaties in dagen of weken te observeren, in plaats van maanden, zoals bij zoogdiermodellen zoals muizen. Ze zijn ook behoorlijk geschikt voor genetische manipulatie, met veel beschikbare hulpmiddelen die het mogelijk maken om specifieke genen gemakkelijk aan of uit te zetten om hun effecten op het verouderingsproces te observeren.

Nu we hebben geleerd waarom ongewervelde modellen zeer geschikt zijn voor verouderingsstudies, laten we kijken naar hoe experimenten om de levensduur te meten bij wormen worden uitgevoerd. In het kort, deze experimenten omvatten het verzamelen van ouderwormen, het synchroniseren van de leeftijd van hun nakomelingen, het behandelen van larvale wormen met een drug om reproductie te remmen, en ten slotte het overbrengen van wormen naar testplaten en het tellen van wormen die dood of levend zijn.

Aan het begin van de procedure is het noodzakelijk om voldoende leeftijdsgenoten te verkrijgen door een batch wormen te synchroniseren om allemaal tegelijk eieren te leggen. Om dit te doen, worden wormen eerst ongeveer een week op dezelfde kweekplaat gelaten, waardoor ze al het beschikbare voedsel kunnen consumeren en daardoor honger worden geïnduceerd. Sommige wormlarven die uitgehongerd zijn, zullen een taaie, groeiachterstandtoestand aangaan die 'dauer' wordt genoemd. Vervolgens worden deze dauerlarven naar een verse plaat verplaatst. In deze voedselrijke omgeving zullen de dauerlarven hun levenscyclus hervatten en zich ontwikkelen tot reproductief volwassen jonge volwassenen.

Ten slotte worden deze volwassen wormen na twee dagen overgebracht naar een andere verse plaat en gedurende maximaal 24 uur toegelaten om eieren te leggen. Zodra er voldoende eieren zijn verkregen, worden de volwassenen van de plaat verwijderd en worden de eieren bij 20°C gedurende 2-3 dagen geïncubeerd om de wormen te laten uitkomen en tot het L4-larvestadium te laten groeien.

Om de levensduur van wormen te meten, worden deze larven overgebracht naar platen die het medicijn FUDR bevatten, dat de reproductie van wormen onderdrukt zonder de levensduur van volwassenen te beïnvloeden. In de loop van het experiment kan de plaat worden getikt om wormbeweging te observeren om te bepalen of wormen levend of dood zijn. Voor oudere wormen kan het nodig zijn om voorzichtig in het hoofd van de worm te prikken om een reactie te krijgen. Verwijder dode wormen en noteer het aantal dode en levende wormen. De dieren moeten elke 2-3 dagen worden overgebracht naar verse platen om honger te voorkomen.

Nu we je de levensduurkwantificering bij wormen hebben laten zien, laten we eens kijken hoe het wordt gedaan bij fruitvliegen. In het kort, de procedure omvat het toestaan dat vrouwtjes eieren in een speciale kooi leggen, het verzamelen van eieren, het laten ontwikkelen van larven tot vliegen, het sorteren van vliegen op geslacht en tenslotte het tellen van dode vliegen die na verloop van tijd verschijnen.

Om leeftijdsgenoten vliegen te verkrijgen, worden volwassen vliegen in een eicollectinekooi geplaatst, die fruitjuice-agar platen bevat die zijn besmeurd met gistpasta. De verzamelde eieren worden gewassen, in larvale groeiflessen geplaatst en ongeveer 10 dagen geïncubeerd om de vliegen te laten ontwikkelen. Een dag oude volwassen vliegen worden vervolgens overgebracht naar volwassen voedselflessen en gedurende twee dagen geïncubeerd om seksuele volwassenheid te bereiken.

Deze vliegen worden vervolgens verzameld, verdoofd en gesorteerd in mannetjes en vrouwtjes om te voorkomen dat de levensduurmetingen worden verward met geslachtsspecifieke factoren. Vervolgens worden de eenseks vliegen in groeiflessen geplaatst. Elke twee dagen moeten vliegen 'omgegooid' worden in nieuwe flesjes met vers voedsel. Dode vliegen worden genoteerd door degenen te tellen die in het oude flesje zijn achtergebleven, evenals degenen die in het nieuwe flesje zijn gevallen.

Nu je de basisprotocollen hebt geleerd voor het meten van de levensduur bij ongewervelde modellen, laten we eens kijken hoe wetenschappers deze technieken aanpassen om de biologie van veroudering en levensduur te bestuderen.

Onderzoekers bestuderen