Материалы портала «Научная Россия»

Великая муха науки

Большая ошибка думать, что у нас нет ничего общего с этим крошечным созданием. Гены знаменитой мухи дрозофилы на 70 процентов аналогичны человеческим. Без исключения все великие прорывы в генетике основаны на исследовании этого существа – мирового генетич

Если почистить фрукты, а кожуру от них несколько дней не выносить на помойку, то обнаружится, что вокруг этого «биоматериала» развилась своя особая жизнь. Вокруг остатков пищи начнут роиться маленькие мушки размером примерно в 10 раз меньше, чем обычные комнатные мухи. Этот факт был во времена алхимиков модельным экспериментом и важнейшим аргументом в теории самозарождения жизни.  Мушка-дрозофила – пионер заселения мусорного ведра, настолько мала, что если заведется всего несколько штук, их можно и не заметить. Размеры мушек составляют всего 2-3,5 мм. Их писк неразличим человеческим ухом. Однако это крохотное создание вошло в историю науки, а следовательно, и в историю человечества, как бесценный объект генетических исследований.

 

На планете Земля насчитывается более 1000 видов мушек дрозофил. Самое большое их количество в природе обитает в тропиках и субтропиках – например, на Гавайских островах их около 300. Мушки дрозофилы питаются соком растений, гниющими растительными остатками, а их личинки - микроорганизмами. 

 

Небольшие размеры, короткий жизненный цикл и простота выращивания позволили использовать ряд видов дрозофил как модельные объекты генетических исследований.  Не один нобелевский лауреат обращался за помощью к генетическому коду мушки дрозофилы. Дрозофила меланогастер – это универсальный инструмент биогенетика, и миллиарды мушек продолжают демонстрировать ученым закономерности наследственности. Можно смело сказать, что количество дрозофил, задействованных в генетических экспериментах по всему миру, сравнимо с численностью людей на Земле. 
На сегодня полностью прочитаны геномы 12 видов дрозофил. Важными характеристиками D. melanogaster как модельного объекта является малое число хромосом (2n = 8), наличие политенных хромосом в ряде органов (например, слюнных железах личинки) и большое разнообразие видимых проявлений мутаций. Кроме этого преимущества дрозофилы перед другими биологическими объектами заключаются в непродолжительном цикле развития (10 суток от момента откладки яйца до вылета имаго), высокой плодовитости (от 50 до 200 потомков от одной пары мух), большом числе изученных генов, определяющих легко различимые признаки и дешевизны разведения. В настоящее время Drosophila melanogaster – один из наиболее изученных видов живых организмов.
Лабораторные дрозофилы появляются на свет в небольших пробирках с питательной средой. В состав этой субстанции входят обычно кукурузная мука, дрожжи, солодовая добавка и свекольный сироп. Когда лаборанты варят этот корм для мушек, по коридорам распространяется довольно неприятный приторно-душный аромат. В эту среду, в зависимости от цели эксперимента могут добавлять разные вещества, вызывающие у мушек мутации. Мушки живут в пробирках около 2 месяцев, ведя обычную мушиную жизнь – кормятся, спариваются, у них появляется потомство. Большинство мушек заканчивают свои дни либо в сосуде с жидким азотом, либо в мини-пылесосе или колбе с этанолом на рабочем столе исследователя.

 

Ученые из Института молекулярной патологии в Вене намерены расшифровать геном дрозофил полностью. Для этого они создают гигантскую коллекцию насекомых, в которую входят тысячи мушиных штаммов. Получается всемирный каталог мух – дрозофил, служащий мировым генетическим эталоном. Отсюда, из стен венской лаборатории, мушек рассылают международной курьерской службой FedEx клиентам по всему миру. Заказчикам уже отправлено почти полмиллиона пробирок. Цена колеблется от 2,5 до 35 евро, к оплате принимаются кредитные карты. 
Казалось бы – мы знаем о дрозофиле все. Но новые идеи экспериментов дают интересные результаты. Американские биологи, исследуя брачное поведение самцов плодовой мушки, предлагали им на выбор две кормушки — в одной был обычный сахарный сироп, в другой он же, но разбавленный спиртом. Те самцы, чьи ухаживания были отвергнуты самками, пили из кормушки с алкоголем гораздо чаще. Причиной этому была пониженная концентрация в их организме белка под названием нейропептид F, который действует на центр удовольствий насекомого — не получая его из-за отсутствия спаривания, мушки пытались восполнить пробел потреблением алкоголя.

 

Мушка дрозофила является еще и ветераном космобиологических исследований. За всю историю экспериментов над мушками они побывали в космических биоспутниках, в пилотируемых кораблях, совершали путешествия к Луне и обратно на автоматических аппаратах «Зонд». Содержание мушек в космосе особых хлопот не доставляет. Они не нуждаются в специальных блоках с системой жизнеобеспечения. Достаточно хорошо чувствуют они себя в термостате в обыкновенной пробирке.

 

Эксперименты по разведению дрозофил в невесомости дали уникальные результаты: получились так называемые «эфирные существа», если воспользоваться терминологией Циолковского, которые не только развиваются, но и рождаются в космосе. Для подобных опытов был создан прибор, представляющий собой пластмассовый куб с гранью длиной около 10 сантиметров, собранный из секций с питательной средой и дверками между ними. В полете космонавты вынимают куб из термостата и открывают насекомым, находящимся в первой секции, доступ во вторую. Мушки откладывают на новой «жилплощади» яички, давая жизнь следующему поколению. Из таких яичек выводятся уже поколение «внеземных» личинок, которые, в свою очередь, превращаются в куколок, затем в мух, которые переводятся в следующий отсек прибора и там выводят очередное космическое потомство. 
Так пионеры заселения мусорного ведра вполне неплохо чувствуют себя в роли пионеров космоса. Один тот факт, что земные живые существа способны жить и размножаться вне Земли – это уже большое откровение, которым человечество обязано плодовой мушке-дрозофиле.

drosophila melanogaster генетические эксперименты генетический эталон институт молекулярной патологии в вене космические исследования

Назад

Социальные сети

Комментарии

Авторизуйтесь, чтобы оставить комментарий