Summary
Overview
Drosophila melanogaster, auch als Fruchtfliege bekannt, ist ein häufig verwendeter Modellorganismus in der biologischen Forschung. Auch wenn es so aussieht als könnte man eine Sammlung dieser Fliegen von einer Banane, die zu lange in der Küche rumliegt, beginnen, benötigt man für eine produktive Fliegenkolonie eine sorgfältige Versorgung und Haltung.
Dieses Video zeigt die notwendigen Schritte, die wichtig sind, um einen gesunden Fliegenschwarm zu halten. Die Übersicht fängt mit der Vorbereitung und Lagerung des hefe- und zuckerhaltigen Mediums an, welches die Fliegen essen. Danach stellen wir die Behausungen vor, die häufig für Drosophila verwendet werden, und wir zeigen wie man Fliegen von einem Behälter in den nächsten umsetzt. Zuletzt zeigen wir Beispiele wie die Nahrungs- und Haltungsbedingungen für bestimmte biologische Experimente verändert werden.
Procedure
Die erfolgreiche Drosophila melanogaster Forschung beruht auf der richtigen Haltung und Versorgung dieses wertvollen Modellorganismus. Das folgende Video stellt die nötigen Schritte vor, um die angemessene Ernährung, Behausung und Handhabung der Fliege zu gewährleisten.
Auch wenn Drosophila melanogaster als Fruchtfliege bekannt ist, ernährt sie sich hauptsächlich von Mikroorganismen, wie zum Beispiel Hefen, die auf faulenden Früchten wachsen. Im Labor wird diese Nahrung der Praktik halber leicht modifiziert.
Es gibt verschiedene Rezepte, die jedoch zwei grundlegende Inhaltsstoffe gemein haben: Zucker und Hefe. Das folgende Rezept stammt von der University of Indiana in Bloomington, die berühmt für ihre vielfältigen Fliegenvorräte ist. Es besteht aus: sterilem Wasser, Hefe, Sojamehl, gelben Maismehl, Agar für die Konsistenz, Maissirup, und Propansäure um Schimmel- und Bakterienwachstum zu vermeiden. Diese Zutaten werden vermischt, erhitzt, gerührt, und dann in die Plastikgehäuse mit Hilfe einer Pumpe verteilt. Nachdem sie gefüllt sind, werden die Gehäuse mit einem Baumwollverschluss dicht verschlossen und bei 4ºC gekühlt. Nachdem es fest geworden ist, wird das Essen durch Autoklavieren sterilisiert.
Nun das wir uns angeschaut haben was Fliegen essen, sehen wir uns an, wo sie leben und wie man sie handhabt. Für die Behausung von Fliegen können verschiedene Behälter benutzt werden. Fläschchen können als Behausung dienen und unter optimalen Bedingungen 50-100 erwachsene Fliegen fassen. Flaschen werden für größere Kulturen benutzt und behausen ca. 300-600 erwachsene Fliegen. Inkubatoren kontrollieren die Umgebung und können hunderte Glasfläschchen oder Flaschen fassen. Die normalen Haltungsbedingungen sind 25ºC und 60-65% relative Luftfeuchte.
Wenn man mit Fliegen arbeitet, ist es wichtig Dinge richtig zu beschriften und zu dokumentieren, und die Umgebung sauber zu halten, um die Integrität der Fliegenlinien und Experimente zu gewährleisten. Ein Behältnis muss gewechselt werden, wenn etwa die Hälfte der Puppen geschlüpft sind (das heißt ihre Hülle verlassen haben). Die Hülle erscheint dann klar. Ein Hinweis: das Puppenstadium, in dem sich die Larven in erwachsene Fliegen entwickeln, liegt zwischen dem Larven- und Erwachsenenstadium. Um die Puppenhüllen als klar zu identifizieren, hält man das Behältnis in eine Lichtquelle und inspiziert die Puppen.
Fliegen werden in Flaschen mit frischem Medium – ein komplizierter Name für Fliegenfutter, überführt. Dieser Prozess wird „Umsetzen“ genannt. Vor dem Umsetzen schaut man sich die Unversehrtheit des Mediums an. Fliegen können nicht von Futter leben das ausgetrocknet ist oder Schimmel und Bakterien enthält. Vor dem Umzusetzen stößt man die Außenseite der Flasche leicht an, um die Fliegen von den Seiten der Flasche zu vertreiben. Dann entfernt man schnell den Verschluss und dreht die Fliegen von dem alten Behältnis um und transferiert sie dabei in das neue Behältnis. Dieser Prozess muss schnell gehen, denn man sollte vermeiden das Fliegen entkommen, durch den Verschluss zerdrückt werden, oder das Fliegen von außerhalb in das neue Behältnis eindringen.
Diese Methode um Fliegen umzusetzen ist die bevorzugte Methode um Drosophila zu transferieren. Für das Sortieren müssen die Fliegen betäubt werden. Zwei Betäubungsmethoden werden vorgestellt: das Kühlen und Kohlenstoffdioxid. Um die Fliegen zu kühlen, stellt man sie für 8-12 Minuten in einen -20 ºC Gefrierschrank. Dann stellt man sie auf eine gekühlte, flache Oberfläche für die Auswahl. Fliegen können auch durch Kälte betäubt werden, indem man sie direkt auf eine gefrorene Oberfläche stellt.
Kohlenstoffdioxid ist eine häufiger verwendete Betäubungsmethode, da sie die akute Sterblichkeit der Fliegen reduziert und keine Gefahr für den Forscher darstellt. Das CO2 Versorgungssystem besteht aus einem CO2 Behälter, einem Schlauch, der mit einer Nadel verbunden ist, um Fliegen in Flaschen und Röhren zu betäuben, und einem Schlauch, der mit der CO2 Platte für die Analyse unter dem Mikroskop verbunden ist.
Um die Fliegen zu betäuben, wird die CO2 Nadel durch den Verschluss eingeführt. Alternativ kann man auch das Behältnis kurz anstoßen, den Verschluss entfernen, und dann die Fliegen auf eine CO2 Platte umsetzen, wobei der Verschluss abgedichtet sein muss bis die Fliegen leblos sind. Mit einer Bürste oder mit einer Pinzette überführt man die Fliegen in ein neues Behältnis.
Um ungewünschte Fliegen zu entsorgen, kippt man sie in eine große Glasflasche mit Isopropanol oder Ethanol und Mineralöl, auf der ein Trichter aufgesetzt ist.
Nun das ihr gesehen habt, wie Fliegen im Labor erhalten und gehandhabt werden, schauen wir uns an wie die Nahrungs- und Behausungsbedingungen bei verschiedenen Experimenten verändert werden.
Für einige Experimente braucht man alternative Behausungen, die eine größere Anzahl von Fliegen fassen können.
In diesem Experiment benutzt ein Forscher einen Käfig mit einer Fruchtfliegenpopulation, um eine große Menge Embryos zu sammeln. Ein Käfig für Fliegen ist eine große Plastikbox die tausende von Fliegen halten kann. Der Forscher entnimmt die gewünschten Fliegen von verschiedenen Flaschen, lässt sie in den Fliegenkäfig frei und stellt dann Agarplatten in den Käfig um Embryos zu sammeln.
Bei einigen Experimenten muss man die Ernährung der Fliegen verändern.
In diesem Experiment wollen Forscher den Fluchtreflex einer transgenen Fliege untersuchen, welche einen lichtaktivierten Ionenkanal in Neuronen exprimiert, der den Fluchtreflex reguliert. Die Drosophila Nahrung enthält einen „ausschließlich-trans-retinal“ Zusatz, welches ein Kofaktor für diesen Kanal ist und dessen Funktion ermöglicht. Das kann erreicht werden, indem das Futter geschmolzen und die Reagenz hinzugegeben wird. Die Fliege wird dann blauem Licht ausgesetzt, welches den Kanal aktiviert und den Fluchtreflex einleitet. Die Zeit beim Fliegen wird gemessen.
Einige andere Gehäuse und Haltungsbedingungen können für Experimente manipuliert werden.
In diesem Experiment wird ein aufwendiger „Power Tower“ gebaut, um die Auswirkung von Bewegung auf Drosophila zu messen. Der Power Tower ist eine Maschine, die kontinuierlich aufsteigt und absinkt, und von dem natürlichen Fluchtreflex der Fliege profitiert, durch den sie immer nach oben, also entgegengesetzt der Schwerkraft fliegt, was auch als „negative Gravitaxis“ bekannt ist.
Die Leistung der Fliegen, die durch den Power Tower in Bewegung gehalten worden sind, wird mit dem „Rapid Iterative Negative Geotaxis Versuch“, auch RING genannt, gemessen. Fliegen werden in einer leeren Flasche vor einer Kamera platziert. Man stößt die Flaschen an und misst die Entfernungen, welche die Fliegen steigen. Dieses Experiment zeigt, dass im Vergleich zu einer Kontrollgruppe Bewegung mit der Zeit eine positive Wirkung auf die Aktivität ausgeübt hat.
In diesem JoVE Video haben wir uns mit der Versorgung und Haltung von Drosophila melanogaster beschäftigt. Ihr solltet nun in der Lage sein Fliegenfuttermedium herzustellen, die richtige Behausung auszuwählen, das Umsetzen der Fliegen und einfache Experimente auszuführen. Danke für eure Aufmerksamkeit.
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