 |
| Późne lato, owoce śliwy mirabelki, dojrzałe i leżące na ścieżce. Raj dla owadów w tym dla muszki owocówki. |
Drosophila melanogaster, bo o niej będzie opowieść, to dla większości z nas synonim letniego utrapienia, irytujący obłoczek krążący nad miską dojrzałych owoców. Ja pamiętam je z zajęć w czasie moich biologicznych studiów. Hodowane w słoikach stanowiły materiał do ćwiczeń z genetyki. Szczelnie zamknięte w wyselekcjonowanym próbach badawczych. Wykonywaliśmy doświadczania i krzyżowaliśmy różne odmiany a potem wnioskowaliśmy o genach na podstawie uzyskanego potomstwa. Efekty można było uzyskać znacznie szybciej niż przy hodowli różnych odmian groszku, powtarzając eksperyment Mendla. Dopiero dużo później poznałem jej polskie, zwyczajowe nazwy: wywilżna karłowata, wywilżanka, muszka owocowa, octówka., drozofila karłówka, drozofila.
Jednak ten maleńki, dwuskrzydły owad – muszka owocowa – jest jednym z największych, choć najbardziej niepozornych, bohaterów w historii biologii, bohaterem laboratoriów genetycznych i pionierem... w przestrzeni kosmicznej. Równie znana w historii badań genetycznych jak groszek Grzegorza Mendla. Drosophila melanogaster to niewielki owad (wielkości 2–3 mm) z rzędu muchówek (Diptera). W rodzaju Drosophila występuje wiele gatunków, więc mała muszka na owocach nie koniecznie będzie tą naszą wywilżnią.
Jej życie upływa w rytmie fermentacji. Pamiętam jej poczwarki z gąsiorów, w których fermentowaliśmy wino owocowe lub w słoikach z przeterminowanymi powidłami. A teraz pojawiają się w domu późnym latem, gdy w miskach leża dojrzałe owoce pomidorów, papryki, jabłek, śliwek, bananów. Za każdym razem patrzę na nie z sentymentem. To zasłużony dla nauki modelowy gatunek.
Zrozumienie fascynacji muszki owocowej gnijącymi owocami
jest kluczem do poznania jej biologii. To, co nas może czasem brzydzić, dla niej jest rajem.
Drosophila melanogaster jest mistrzynią szybkiego cyklu życiowego, który w
optymalnej temperaturze zamyka się w zaledwie 10–12 dniach. Od jaja złożonego
na fermentującej skórce owocu, przez intensywnie żerującą larwę, nieruchomą
poczwarkę, aż po dorosłego, zdolnego do rozmnażania osobnika. Ale muszka owocówka żyje dłużej, dorosłe osobniki mogą żyć 30-30 dni, w zależności od temperatury i warunków.
Pozornie głównym wyznacznikiem jej życia jest alkohol etylowy. Muszki nie
szukają miąższu owoców, lecz drożdży – głównego źródła białka i witamin dla
larw, które rozwijają się na gnijącej materii. Drożdże, przeprowadzając
fermentację cukrów, wytwarzają etanol. Zapach ten, wyczuwany przez czułe
receptory muszek z dużej odległości, jest sygnałem: „Tu jest dużo pokarmu, tu warto złożyć jaja”. W ciągu roku pojawia się kilka pokoleń owocówki. Pojedyncza samica może w ciągu dnia złożyć od 20 do jaj. Ale dopiero późnym latem, gdy dużo jest owoców, na których rozwijają się drożdże, pojawiają się bardzo sprzyjające warunki do rozwoju i populacja muszek szybko rośnie. To powinowactwo do alkoholu jest tak silne, że stało się ewolucyjną
strategią przetrwania. Larwy, żerujące w środowisku z niewielką zawartością
etanolu, zyskują ochronę przed pasożytami – toksyna zabija drapieżne osy, które
same nie są na nią odporne. Osy te to parazytoidy, składające jaja na larwach. Wylegające się larwy żywcem pożerają larwy muszki owocówki. Ale, jeśli te nurzają się w owocowej pulpie z alkoholem etylowym, to są chronione. Taka alkoholowa dezynsekcja.
Muszki owocowe (Drosophila melanogaster) są niezwykle
wrażliwe na zapach alkoholu etylowego i są przez niego zwabiane. Wykrywają go
dzięki specjalistycznym receptorom węchowym na czułkach. Inne gatunki owadów wyczuwają z daleka inne substancje, ważne dla ich życia, np. zapach padliny, zapach spalonego drzewa itp. Ta czułość biotetektorów wykorzystywana jest [rzez ludzi, np. do wykrywania alkoholu etylowego. Tam, gdzie człowiek nic nie wyczuje, muszka owocówka zrobi to za niego.
Dlaczego alkohol je przyciąga? Przyciąganie do alkoholu nie jest przypadkowe, a jest głęboko zakorzenione w ich strategii przetrwania i rozmnażania. Alkohol etylowy to znak, że są drożdże czyli pokarm larw i dorosłych. Muszki owocówki żywią się drożdżami, które rozwijają się na gnijących i fermentujących owocach. Proces fermentacji naturalnie wytwarza alkohol etylowy. Zapach alkoholu jest więc dla nich sygnałem, że w pobliżu znajduje się idealne źródło pożywienia i miejsce do złożenia jaj. Nowsze badania sugerują, że u samców muszek owocowych spożycie niewielkich ilości alkoholu zwiększa produkcję feromonów, co czyni je bardziej atrakcyjnymi dla samic i tym samym zwiększa ich sukces reprodukcyjny.
Jak się w domu pozbyć i unikać muszek? Odstrasza (lub dezorientuje je) olejek miętowy, eukaliptusowy i lawendowy. Wystarczy w doniczce na parapecie krzaczek mięty, która przy okazji wykorzystamy jako świeżą przyprawę. Albo lawenda. Drzewa eukaliptusowego raczej nie zasadzimy w doniczce na parapecie, więc pozostaje tylko olejek.
Choć jest to organizm prosty, zasługi muszki owocowej dla genetyki są nie do przecenienia. W 1908 roku Thomas Hunt Morgan wprowadził ją na scenę nauki, która niebawem miała stać się laboratorium przyszłości. Morgan szukał organizmu modelowego i znalazł ideał. Muszki trzymać w tysiącach w małych, szklanych fiolkach. Ma krótki cykl życiowy co pozwala na obserwację dziedziczenia cech przez wiele pokoleń w ciągu zaledwie tygodni lub miesięcy. Ma niewielki genom - tylko cztery pary chromosomów (2n=8), co uprościło mapowanie genów. Kolejna sprzyjającą cecha są łatwo obserwowalne mutacje takiej jak zmiana koloru oczu z czerwonego na biały (pierwsza zaobserwowana mutacja płciowa) stała się kamieniem węgielnym jego badań. Podobne badania wykonane przez Mendla na róznych odmianach grochu wymagały by wielu lat. A nikt obecnie nie jest tak cierpliwy jak mnich Grzegorz Mendel.
Morgan rozpoczął eksperymenty, które na zawsze zmieniły genetykę. Obserwował dziedziczenie różnych cech – na przykład mutacji, które zmieniały kolor oczu z czerwonych na białe, lub zniekształcały skrzydła. Dzięki tym badaniom udowodnił, że geny znajdują się na chromosomach. To odkrycie było tak przełomowe, że w 1933 roku Morgan otrzymał za nie Nagrodę Nobla. Morgan udowodnił, że chromosomy są nośnikami genów, a geny są ułożone w określonej kolejności Od tamtej pory, Drosophila stała się kluczowym narzędziem do rozszyfrowywania podstawowych mechanizmów życia. Badania genetyczne weszły obecni w nowa, molekularna fazę i o muszkach już zapomniano.
Współcześnie muszka owocowa nadal pełni rolę kluczowego organizmu modelowego. Okazuje się, że mimo milionów lat ewolucyjnej dywergencji, aż 75% genów odpowiedzialnych za ludzkie choroby ma swoje funkcjonalne odpowiedniki (homologi) w genomie muszki. Badanie muszych mechanizmów genetycznych dostarcza fundamentalnych informacji o rozwoju choroby Alzheimera, Parkinsona, nowotworów czy zaburzeń rozwojowych. A jej zasługi sięgają jeszcze dalej – w kosmos. Muszka owocowa była jednym z pierwszych organizmów (po mikroorganizmach), które celowo wysłano w przestrzeń kosmiczną. W ramach amerykańskiego programu, wysłano ją na pokładzie rakiety, aby zbadać wpływ promieniowania kosmicznego na żywe organizmy i ich genetykę. Była pionierem kosmicznych badań biologicznych, torując drogę późniejszym misjom i dalszym studiom nad wpływem mikrograwitacji na życie.
W ten sposób Drosophila melanogaster – maleńka muszka,
zrodzona z gnijących owoców i unosząca się nad naszymi kuchniami – jest
jednocześnie dowodem na potęgę prostoty. Jako niezastąpiony model genetyczny,
pionier kosmicznych wypraw i klucz do zrozumienia ludzkich chorób, udowadnia,
że wielka nauka często kryje się w małym ciele. Tak wiec, gdy w Twoim domu pojawią się muszki owocówki na owocach, pomyśl o nich z uznaniem zasług dla ludzkości. Przecież taka mała muszka dużo nie zje, można się z nią podzielić. Lub specjalnie dla nich na parapecie zostawić kilka gnijących owoców (lub fragmentów), by mogło pojawić się kolejne pokolenie.
Brak komentarzy:
Prześlij komentarz