מבוא לדרוסופילה מלנוגאסטר

Drosophila melanogaster, הידוע גם בשם "זבוב הפירות", הוא חרק קטן שנמצא בדרך כלל ליד פרי מבשיל. Drosophila הוא אורגניזם מודל בשימוש נרחב למחקר מדעי ואת המחקר של אורגניזם זה סיפק תובנה על גנטיקה אאוקריוטית ומחלות אנושיות.

בתור התחלה, בואו להכיר Drosophila כאורגניזם. לדרוסופילים יש שלושה מקטעי גוף עיקריים - הראש, בית החזה והבטן - כמו גם זוג כנפיים אחד, ושלושה זוגות רגליים. הם באורך של בין 2-4 מ"מ ומשקלם כ 1 מ"ג. הנקבות בדרך כלל גדולות יותר מזכרים. לזבובי פירות מסוג בר יש עיניים אדומות גדולות, וגופים צהובים חיוורים או חומים בהירים עם פסים שחורים על הבטן.

מחזור החיים של Drosophila הוא כ 2 שבועות, והוא מורכב 4 שלבים עיקריים: העובר, זחל, גולם, ומבוגר. תוחלת החיים הממוצעת של Drosophila היא בין 60-80 ימים, אולם תוחלת החיים יכולה להיות מושפעת מגורמים כגון טמפרטורה או צפיפות יתר.

זבובי פירות נמצאים בכל יבשת מלבד אנטארקטיקה. לעתים קרובות יותר הם נמצאים באקלים טרופי, אבל הם יכולים להסתגל לאקלים קר יותר על ידי מעבר בתוך הבית.

Drosophila יכול לשרוד בטווח של 12-35 °C (55 °F). במעבדה, אנו מאחסנים זבובים באינקובטורים להגדיר 25 °C (60% לחות להישרדות אידיאלית ופוריות.

הדיאטה הטיפוסית עבור Drosophila הם מיקרואורגניזמים, כגון שמרים, המאכלסים פירות וירקות בשלים מאוד נרקבים. עם זאת במעבדה, אנו משתמשים במזון המורכב קמח תירס, מולסה, אגר, סוכר, שמרים ומים.

עכשיו כשלמדנו קצת על דרוסופילים האורגניזם, בואו נדון מדוע חוקרים החליטו לחקור אותו. ראשית, הגודל הקטן של הזבוב מקל על ידית ומרדים כאחד.

זבובים גם פונים לעבוד עם כי הם דורשים ציוד זול לתחזוקה ולשכן במעבדה.

הודות למחזור החיים הקצר שלהם, זה לוקח בערך 2 שבועות מן כאשר ההזדווגות מוגדרת כדי ליצור צאצאים בוגרים חדשים. הנקבות פוריות מאוד ויכולות להטיל מאות ביצים ביום. לכן, ניסויים עם זבובים יכולים להתבצע במהירות עם מספרי מדגם גבוהים מאוד.

קל לחקור את Drosophila, כי הגנטיקה שלהם פשוטה בהשוואה ליונקים. הגנום של דרוזופילה מורכב מארבעה כרומוזומים בלבד עם כ-14,000 גנים. לזבובים יש גם יתירות גנטית מוגבלת. יתירות גנטית פירושה שיותר מגן אחד אחראי לתפקוד ביולוגי מסוים. לדוגמה, לעכברים עשויים להיות שלושה עותקים של גן הגורמים פנוטיפ מסוים. כאשר גן אחד עובר מוטציה, האחרים יכולים לפצות על כך שלא ניתן יהיה לצפות בשינוי התפתחותי או פיזיולוגי. לכן, ניסוי mutagenesis בעכברים הוא פחות אינפורמטיבי. לעומת זאת, לזבובים עשויה להיות רק גרסה אחת של גן, כך שכאשר הגן עובר מוטציה הוא גורם לשינוי בפנוטיפ, מה שנותן תובנה על תפקודו של הגן המסוים הזה.

יתר על כן, מספר שיטות פותחו כדי לגרום מוטציות גנטיות, כולל צילומי רנטגן, או הקרנת UV, ו רקומבינציה הומולוגית. לבסוף, שנים רבות של מחקר הניבו קהילה ידידותית של מדעני Drosophila, מה שמקל על גישה למספר העצום של קווים מוטנטיים וכלים גנטיים.

לבסוף, זבובים הם אורגניזם מודל מצוין בגלל הדמיון הגנטי הבולט שלהם לבני אדם ויונקים אחרים. כ-50% מהגנים הזבוביים הם הומולוגים לגנים של יונקים, כלומר מקורו של הגן באב קדמון משותף. יתר על כן, 75% מהגנים הקשורים למחלות אנושיות יש אורתולוגיות, או גנים עם פונקציות דומות, בזבוב.

אז עכשיו ששמענו קצת על מה שהופך את Drosophila כל כך נהדר למחקר ניסיוני, בואו לבדוק כמה מהמחקר הגדול שנעשה על זבובים. בתחילת המאה ה-20, זבובים הופיעו לראשונה כאורגניזם לדוגמה במעבדתו של תומאס האנט מורגן. בשנת 1910, מורגן גילה זבוב לבן עיניים בין אוסף של זבובים אדומי עיניים. באמצעות מיקרוסקופיה, הוא הבחין בדפוסי הפסים של כרומוזומים, וראה כי אותו דפוס נצפה תמיד זבובים לבנים עיניים. בניסויים אלה הוא ביסס את תיאוריית הירושה הכרומוזומלית שעבורה זכה בפרס נובל בשנת 1933.

בשנת 1927, אחד מתלמידיו של תומאס האנט מורגן, הרמן מולר, גילה שצילומי רנטגן יכולים לגרום למוטציות גנטיות. מולר זכה בפרס נובל בשנת 1946 על תגליתו.

בשנות ה-70 וה-80, אד לואיס, כריסטיאן נוסלין-וולהארד ואריק ויאשאוס ביצעו מסכים כדי לזהות מספר גנים חיוניים במהלך ההתפתחות. הם זיהו חלק מהגנים המבססים את הצירים האחוריים-גחוניים וצפוניים-אחוריים של העובר, כמו גם את הגנים המעורבים בפילוח, המציינים את תוכנית הגוף. הם זכו בפרס נובל בשנת 1995.

בשנות ה-90, ז'ול הופמן השתמש בדרוסופילה למחקר על חסינות מולדת, קו ההגנה הראשון מפני פתוגנים, כמו חיידקים. הוא גילה קולטני אגרה והפגין את חשיבותם לחישה והגנה מפני פתוגנים. הנה המוציטים עובריים, תאים שיכולים לזהות ולהגיב לפתוגנים בעובר הדרוסופילה. הופמן זכה בפרס נובל בשנת 2011 על עבודתו על מערכת החיסון המולדת של דרוזופילה, וחלק את הפרס עם ברוס ביטלר וראלף שטיינמן על עבודתם על חסינות מולדת ביונקים.

עבודה בדרוסופילים יש יישומים חשובים רבים, החל גנטיקה למחלות אנושיות. לדוגמה, הגנטיקה של ההתפתחות היא לעתים קרובות הומולוגית, ולכן הזיהוי והאפיון של גנים המסדירים את ההתפתחות בזבובים היה חשוב להבנת ההתפתחות האנושית. הגן "חסר העיניים" של דראוזופילה חיוני להתפתחות בזבוב. להומולוגים היונקים של חסרי עיניים יש קווי דמיון תפקודיים רבים, ולכן הבנת התפתחות העין של דרוזופילה יכולה להיות השלכות בהבנת התפתחות העין האנושית ומחלות.

מחקר Drosophila יכול להיות גם השלכות בהבנת מחלות נוירולוגיות אנושיות. לדוגמה, ביטוי של גן אנושי המעורב במחלת פרקינסון בזבוב, מוביל לאובדן נוירונים לאורך זמן והצטברות של אגרגטים חלבון שהגיעו לשיאם ביכולת לוקומוטור מופחתת.

מחקר בזבוב הוביל לידע חשוב בהתפתחות הלב האנושי ובתפקודו. גנים רבים הקשורים לתפקוד הלב נשמרים בין זבובים לבני אדם, ובדומה לבני אדם, אימון גופני יכול לשפר מאוד את הביצועים עם משימות פיזיות.

הרגע צפית בהקדמה של ג'וב עם דרוזופילה מלנוגאסטר. בסרטון זה סקרנו את המאפיינים של Drosophila, את הסיבות מדוע זה עושה אורגניזם מודל כל כך חזק, כמו גם תגליות ויישומים חשובים. למרות שהם עשויים להיראות שונים מאוד מבני אדם, מחקר Drosophila היה מקור חשוב להבנת התפתחות אנושית ומחלות. רק הזמן יגיד מה צופן העתיד של מחקר Drosophila.