Estrutura da mosca de Drosophila. mosca da fruta

mosca da fruta

1.Drosophila melanogaster, ou mosca da fruta (vinagre)

Drosophila - pequeno inseto família Drosophiliadae da ordem Diptera. Você pode observar essas moscas fofas perto de resíduos de frutas estragadas - uma vida especial se desenvolve em torno desse material vegetal. Eles são tão pequenos (1,5-4 mm) que às vezes podem passar despercebidos.

No entanto, esta pequena criatura entrou para a história da ciência: por mais de cem anos, a Drosophila tem sido usada como objeto modelo para vários estudosárea de genética e recentemente, biologia do desenvolvimento. Sua importância para a saúde humana foi notada premio Nobel concedido aos fisiologistas médicos Ed Lewis, Christiane Nusslein-Volhard e Eric Wieschaus em 1995.

Existem mais de 1000 espécies dessas adoráveis ​​criaturas no mundo, e elas são mais comuns nas regiões subtropicais e tropicais. Nas ilhas havaianas, por exemplo, a população de moscas inclui mais de 300 espécies, mas em nosso país há uma ordem de magnitude menor. A terra natal dessas moscas é a região indo-malaia. Atualmente, esta espécie está amplamente distribuída, inclusive no Cáucaso e na Ucrânia.

2. Morfologia e demorfismo sexual

O tipo selvagem de Drosophila tem olhos vermelhos brilhantes e um corpo "cinza". As asas normalmente desenvolvidas excedem o comprimento do corpo. Na natureza, as moscas se alimentam de seiva de plantas, restos de plantas em decomposição, mas no laboratório são criadas em um meio especialmente preparado.

Fêmeas e machos são morfologicamente diferentes um do outro de várias maneiras. Poucas mulheres maior que os machos No entanto, o tamanho da mosca depende em grande parte das condições de alimentação, especialmente na fase larval. O abdômen da fêmea é ligeiramente arredondado com uma extremidade pontiaguda, enquanto o do macho é cilíndrico com uma extremidade romba. Os últimos segmentos do macho são completamente pigmentados, ao contrário da fêmea. Além disso, a fêmea tem oito cerdas quitinosas superiores bem desenvolvidas do tórax, chamadas tergitos, enquanto o macho tem seis: a sexta e a sétima cresceram juntas, e a oitava tornou-se parte do aparelho reprodutor. Esternitos, ou seja, placas quitinosas do lado ventral, a fêmea possui quatro. E o macho tem três, e em representantes de cada sexo, o primeiro, segundo, sétimo e oitavo são subdesenvolvidos. Escudos quitinosos tergitos, esternitos e pleuritos estão envolvidos no movimento das asas.

Entre as características sexuais secundárias no macho estão as vieiras genitais, que são fortes cerdas quitinosas no primeiro segmento do tarso das patas dianteiras. Na fêmea formações semelhantes ausência de.

3. Biologia do desenvolvimento

Os ovos de Drosophila são um pouco alongados (cerca de 0,5 mm de comprimento) e são claramente visíveis quando colocados em áreas de meio nutriente com baixa umidade. O ovo é protegido por duas cascas, de origem diferente. A interna, formada pelo próprio ovo, é chamada de gema, e a externa é o córion, produto do epitélio folicular do ovário. Nos ovos de Drosophila, distinguem-se os lados dorsal e ventral, as extremidades posterior e anterior. Da parte anterior do lado dorsal, duas protuberâncias flageladas do córion partem e vão anteriormente, protegendo o ovo de entrar no meio líquido.

NO condições normais desenvolvimento embrionário procede fora do corpo da mãe a uma temperatura de 27 0 por cerca de 20 horas. Em condições favoráveis, cada fêmea põe de 50 a 80 ovos por dia e, em apenas 3 a 4 dias, pode colocar mais de 200 deles.

Após a eclosão do ovo, a larva começa a se alimentar intensamente de microrganismos; o excesso de comida determina o tamanho e a viabilidade do futuro organismo. Depois de um curto

fique na superfície do meio, as larvas penetram profundamente, onde permanecem até o momento da pupação.

Por algum tempo, as larvas rastejam rapidamente pelas paredes do tubo de ensaio, sem comer nada - começa o estágio de pupação. Então eles ficam imóveis, significativamente reduzidos em comprimento e se tornam em forma de barril. Órgãos e tecidos larvais, exceto gônadas e sistema nervoso, são destruídos, e os órgãos da mosca adulta começam a se desenvolver a partir dos discos imaginais.

No final do terceiro dia, os contornos dos olhos com um pigmento amarelado tornam-se perceptíveis. A eclosão da mosca e a ruptura da pupa são alcançadas pela injeção de líquido. Jovens, de corpo longo e amarelado, sem pigmento e asas curtas, ainda não abertas, as moscas costumam deixar a crisálida de manhã cedo.

4. Drosophila como objeto científico

Um curto período de desenvolvimento de ovo a adulto, uma variedade única de raças mutacionais com uma manifestação caracteristicamente distinta, apenas 4 cromossomos e uma série de outras características tornam a Drosophila indispensável para trabalhar os padrões de hereditariedade na prática. Nossos cientistas - geneticistas, como I. A. Rapoport, N. P. Dubinin, seus colegas estrangeiros - T. G. Morgan, G. D. Miller, R. Excel conduziram seus experimentos com a mosca da fruta.

A pesquisa continua até hoje: acredita-se que um estudo mais aprofundado das proteínas responsáveis ​​pela percepção do paladar e do olfato pelos insetos ajudará a desenvolver uma droga que pode tornar as culturas intragáveis ​​para pragas de insetos.

É difícil colocar em palavras o prazer que você sente ao olhar para essas moscas através de um microscópio binocular com um leve aumento. Essas asas iridescentes e olhos misteriosos levaram os titãs da ciência às maiores descobertas. Aroma de éter. Aparentemente, é familiar para mais de um funcionário do laboratório de genética, porque é necessário embalar moscas inquietas e, portanto, para operação normal.

Portanto, não tenha medo de olhar nos olhos da Drosophila, porque essa mosca discreta pode nos explicar tantos segredos.

Bibliografia:

1. Nozdrachev A. D., Polyakov V. P., “Anatomia dos invertebrados: sanguessuga, caracol de lagoa, Drosophila, barata, câncer”, São Petersburgo, “Lan”, 1999

2. "Soviético dicionário enciclopédico", M., " Enciclopédia Soviética", 1984

Krupin Pavel

Introdução

A Drosophila melanogaster, também conhecida como mosca da fruta ou do vinagre, é um inseto pequeno, com cerca de 3 mm de comprimento, da família Drosophiliadae da ordem Diptera. Essas moscas podem ser observadas perto de frutas estragadas.

Drosophila tornou-se um dos organismos mais valiosos para a pesquisa biológica, em particular no campo da genética. Ele tem sido usado como organismo modelo para vários estudos por quase cem anos, e hoje muitos cientistas continuam trabalhando em vários problemas de Drosophila. Sua importância para a saúde humana foi reconhecida pelo Prêmio Nobel concedido aos fisiologistas médicos Ed Lewis, Christiane Nusslein-Volhard e Eric Wieschaus em 1995.

Existem várias razões pelas quais a Drosophila é um dos objetos de estudo favoritos. Drosophila é um pequeno animal com um curto ciclo da vida durando apenas cerca de duas semanas, é barato propagar e reproduzir mesmo um grande número indivíduos. Mutantes com defeitos em qualquer um dos milhares de genes estão disponíveis para experimentação, e todo o genoma da mosca como um todo já é conhecido.

Drosophila foi originalmente usada para pesquisa genética, como estudar padrões Vários tipos hereditariedade. Agora a mosca também é usada como objeto de estudo em outros ramos da biologia (especialmente biologia do desenvolvimento: aqui estuda-se o desenvolvimento de um organismo inteiro a partir de um ovo fertilizado relativamente simples) e como objeto educacional. Um curto período de desenvolvimento de ovo a adulto, uma riqueza excepcional de raças mutacionais com uma manifestação fenotípica caracteristicamente clara, um pequeno número de cromossomos e uma série de outras vantagens importantes o tornam indispensável para o estudo prático dos padrões básicos de hereditariedade.

Espalhando. Morfologia. Biologia de desenvolvimento de Drosophila.

O tipo selvagem de Drosophila tem olhos vermelhos brilhantes e um corpo "cinza" (o termo "cinza", que significa "cinza", não é totalmente apropriado, mas enraizou-se firmemente na designação da cor da mosca do tipo selvagem; é não cinza). As asas são normalmente desenvolvidas, ultrapassando o comprimento do corpo. Alimenta-se de frutas ou vegetais fermentados, mas em laboratório é criado em um meio nutritivo especial.

A terra natal da Drosophila melanogaster é considerada a região indo-malaia; atualmente, a mosca é muito difundida, inclusive no Cáucaso e na Ucrânia.

Morfologicamente, as fêmeas e os machos diferem uns dos outros de várias maneiras. As fêmeas são um pouco maiores que os machos, embora o tamanho de ambos possa variar muito dependendo das condições de alimentação, especialmente o período de desenvolvimento larval que afeta isso. O abdome da fêmea é um tanto arredondado, com ponta pontiaguda; no macho é cilíndrica, com uma extremidade romba. Além disso, o macho pode ser facilmente distinguido da fêmea pelos últimos segmentos, que são completamente pigmentados nele. Os escudos quitinosos superiores do tórax em insetos são chamados de tergitos (eles, juntamente com esternitos e pleurites, participam do movimento das asas). O dimorfismo sexual em Drosophila se manifesta no fato de que a fêmea tem oito tergitos bem desenvolvidos, enquanto o macho tem seis, e o sexto e oitavo tergitos são fundidos, e o oitavo está incluído no aparelho reprodutor. Os esternitos são as mesmas placas quitinosas no lado ventral (ver fig.). A fêmea também possui um a mais que o macho, e o primeiro, segundo, sétimo e oitavo esternitos não são desenvolvidos em representantes de cada sexo.

Abdome feminino (esquerdo) e masculino (direito), vista ventral. Esternitos visíveis (feminino um a menos)

Abdome feminino (esquerdo) e masculino (direito), vista lateral.

Entre as características sexuais secundárias no macho estão as vieiras genitais, que são fortes cerdas quitinosas no primeiro segmento do tarso das patas dianteiras. A fêmea não tem tais estruturas.

Os órgãos genitais externos da mulher consistem em uma vagina, nas laterais da qual existem duas placas vaginais e, atrás delas, um tubérculo anal, composto por duas placas anais localizadas uma acima da outra.

Na imagem:

Placa anal dorsal - placa anal dorsal; Placa anal ventral - placa anal ventral; Oitavo targito - oitavo tergito; Cerdas longas - pontas longas; Sensilla trichodea - cabelo sensível; Cerdas de espinho - espinhos espinhosos; Vulva - vulva; Placa vaginal - placa vaginal.

O aparelho reprodutor interno da fêmea consiste em dois ovários em forma de videira, cada um com várias dúzias de tubos de ovos; oviduto; vagina; três receptáculos seminais, sendo um tubular e dois em forma de cogumelo; glândulas acessórias. Os ductos das glândulas seminíferas e glândulas anexiais desembocam na vagina. O receptáculo de sementes tubular não pareado é representado por um longo tubo espiral. Nas fêmeas em acasalamento, é preenchido com esperma. Na cavidade vaginal, muitas vezes pode-se ver um ovo maduro com uma larva quase desenvolvida dentro dele.

Na imagem:

Oviduto lateral - oviduto lateral; Oviduto comum - oviduto principal; Receptáculo seminal - receptáculo seminal; Espermateca e Parovaria - glândulas acessórias; Útero - ovário; Vagina - vagina; Placas vaginais - placas vaginais; Placas anais - placas anais.

Os órgãos genitais externos do homem têm uma estrutura mais complexa. Eles consistem em uma placa genital e um pênis com partes adjacentes a ele. A placa genital é uma formação quitinosa em forma de ferradura. Dentro dele, um ânus se abre, nos lados do qual duas placas anais estão localizadas lateralmente. No lado ventral, a placa genital possui dois pares de processos, aos quais o pênis e seus apêndices estão ligados. O próprio pênis parece uma placa quitinosa em forma de colher, com uma fileira de dentes quitinosos na borda:

O aparelho reprodutor interno do macho inclui um testículo pareado, vesículas seminais pareadas, glândulas anexiais, um vaso deferente não pareado, um bulbo ejaculatório não pareado, um canal ejaculatório não pareado. Os testículos são tubos enrolados que passam para as vesículas seminais, que passam para os túbulos seminíferos, conectando-se pouco antes de fluir para o ducto deferente. O ducto deferente desemboca no bulbo ejaculatório, que desempenha o papel de uma bomba que empurra o esperma para fora do ducto deferente e o ejeta através do canal ejaculatório, que se abre na base do pênis.

Como regra, as fêmeas não podem acasalar por 24 horas após a eclosão, no entanto, em temperaturas ligeiramente acima do normal, moscas mais jovens do que essa idade podem às vezes ser observadas para copular, especialmente se houver machos velhos na cultura. A cópula dura cerca de 20 minutos; este período é uma espécie característica da espécie em questão.

Os ovos de Drosophila são um pouco alongados, com cerca de 0,5 mm de comprimento. Em culturas frescas, são facilmente visíveis, sendo depositados em meio nutriente, em geral próximo às paredes do tubo de ensaio, onde há menos umidade. O ovo de Drosophila é protegido por duas cascas externas, de origem diferente. A casca interna formada pelo próprio ovo é chamada de gema. A casca externa é formada pelo epitélio folicular do ovário e é chamada de córion. Em um ovo de Drosophila, pode-se distinguir as extremidades anterior e posterior, bem como os lados dorsal e ventral, respectivamente, às seções do futuro embrião. Na extremidade dianteira

Tsa, no topo de uma pequena papila, há um orifício, uma micrópila, que leva para dentro do óvulo e serve para a penetração do espermatozóide no interior. Da parte anterior da superfície dorsal, os ovos partem e vão para a frente e para os lados de dois longos processos, que são excrescências do córion. São os chamados filamentos que protegem o ovo da imersão em meio líquido.

A fertilização do ovo ocorre no momento de sua passagem pela parte superior da vagina. Em condições normais, o desenvolvimento embrionário ocorre fora do corpo da mãe a uma temperatura de 27º durante cerca de 20 horas. Em condições favoráveis, cada fêmea põe de 50 a 80 ovos por dia e, em apenas 3 a 4 dias, pode colocar mais de 200 ovos.

Eclosão das larvas do ovo e o início desenvolvimento pós-embrionário associada a maior nutrição e crescimento. Um excesso de comida nesta fase da vida de um indivíduo tem grande importância: em grande medida, determina não apenas o tamanho da mosca, mas também sua viabilidade. A primeira vez após a eclosão, as larvas permanecem na superfície do meio. Então eles se aprofundam nele e permanecem lá até o momento da pupação.

A pupação começa com o fato de que as larvas deixam o ambiente, param de se alimentar e, por algum tempo, rastejam rapidamente pelas paredes do tubo de ensaio. Em seguida, tornam-se imóveis, significativamente reduzidos em comprimento e adquirem a forma de barril característica da pupa. O período de desenvolvimento pupal é caracterizado, por um lado, pela destruição dos órgãos e tecidos larvais, com exceção das gônadas e do sistema nervoso, e, por outro, pelo desenvolvimento de órgãos definitivos da mosca adulta a partir do imaginário discos. O período de transformação pupal é de 4 dias.

Ao final do terceiro dia, os contornos dos olhos tornam-se visíveis através da cobertura da pupa, na qual é produzido um pigmento amarelado nessa época. Poucas horas antes da eclosão, as asas são claramente visíveis, quando os olhos ficam vermelhos brilhantes.

A eclosão da mosca e sua liberação da cobertura de pupa são alcançadas pela injeção de líquido, como resultado do qual a cobertura de pupa é rasgada e a mosca é liberada. As moscas geralmente emergem da crisálida no início da manhã. Moscas jovens e recém-nascidas têm um corpo longo e amarelado, quase desprovido de pigmento, asas curtas e ainda não abertas. Após 8 horas, as fêmeas já estão prontas para a fertilização, portanto, para o cruzamento, é necessário levar fêmeas virgens, com não mais de 8 horas após a eclosão. As fêmeas começam a botar ovos a partir do final do segundo dia e continuam até o final de suas vidas.

Cariótipo de Drosophila.

Drosophila tem quatro pares de cromossomos: X/Y - cromossomos sexuais e autossomos 2, 3 e 4. O quarto cromossomo é bem pequeno e raramente mencionado. O genoma da mosca tem cerca de 165 milhões de bases e contém cerca de 14.000 genes (para comparação, o genoma humano tem 3.300 milhões de bases e cerca de 70.000 genes; a levedura tem cerca de 5.800 genes em 13,5 milhões de bases).

O genoma da Drosophila foi quase completamente descrito em 2000, e em este momento ele é analisado. Essa conquista foi anunciada em 18 de fevereiro de 2000. O projeto combinou a experiência de um grupo de cientistas liderados pelo Dr. Gerald Rubin, que estuda o genoma da Drosophila no Instituto da Califórnia (Berkeley) e o trabalho de poderosas máquinas de análise e computadores da Celera Genomics Corp. dirigido por J. Craig Venter. Cientistas de ambos os grupos relataram os resultados de estudos sobre encontro anual Associação Americana para o Avanço da Ciência para o Avanço da Ciência).

cromossomos politênicos.

A presença de cromossomos politênicos é um dos motivos da popularidade da Drosophila como objeto de estudo. Os cromossomos politênicos foram descobertos pela primeira vez nas células das glândulas salivares de Drosophila em 1934. Durante o crescimento, a larva tem um número constante de células, mas ao mesmo tempo precisa acumular material genético para o desenvolvimento futuro. Como resultado, as células aumentam de tamanho e cada cromossomo se replica centenas de vezes, enquanto todas as fitas de DNA permanecem ligadas umas às outras até que haja vários milhares delas lado a lado. Assim, um espesso, notável pelo seu tamanho e facilmente distinguível ao microscópio, forma-se um cromossoma politénico. Além disso, após a coloração, esses cromossomos apresentam listras escuras e claras alternadas, individuais em estrutura para cada parte do cromossomo, de modo que é possível determinar qual parte do cromossomo caiu na lente do microscópio.

O mapa padrão do cromossomo politênico divide o genoma em 102 tiras numeradas (1-20 - cromossomo X, 21-60 - segundo cromossomo, 61-100 - terceiro e 101-102 - quarto); cada uma das tiras é dividida em 6 tiras de letras (A-F), e cada uma das tiras numeradas também é dividida em várias (até 13) subseções. A foto acima mostra a 57ª tira. A localização de muitos genes é conhecida exatamente em escala de letras, mas não exatamente em escala numérica e, portanto, é aproximada (por exemplo, 42C7-9, 60A1-2). As tiras de polietileno não têm o mesmo comprimento de sequência de nucleotídeos, mas em média uma tira de letra contém cerca de 300kb de DNA, ou 15-25 genes.

A figura mostra um exemplo de processamento computacional (decodificação) de um cromossomo politênico.

Configurando a experiência.

Inventário e equipamentos utilizados por nós na obra.

1. Pena de pássaro,

2. Uma folha de papel branco limpo (ou vidro branco leitoso)

3. Lupas de dois tipos diferentes

4. Conta-gotas para éter sulfúrico

5. Mancha

6. Tampões de algodão

7. Tubos de ensaio com meio nutriente

8. Etiquetas, adesivos, etc.

Meio nutriente.

Utilizou-se meio nutriente preparado a partir de fermento, açúcar, sêmola, ácido propiónico, água e ágar-ágar.

É importante que o meio não seja muito duro, pois larvas jovens não podem penetrar profundamente no meio sólido e morrer, e não muito líquido, porque. em meio líquido, os ovos postos podem morrer.

Anestesia de moscas.

A análise e contagem de moscas, bem como a seleção de fêmeas virgens e a seleção de pares parentais para cruzamento, são realizadas em vidro branco fosco sob uma lupa após terem sido eutanasiadas com éter sulfúrico. Para isso, geralmente são colocados em um eterizador ou mancha. Na parte inferior da mancha há um recesso no qual um cotonete denso é inserido, umedecido com um conta-gotas conforme necessário com 1-2 gotas de éter sulfúrico. O copo com moscas é levemente batido na palma da mão, enquanto as moscas se reúnem em sua parte inferior, então o tampão de algodão é cuidadosamente removido, o vidro é coberto com um eterizador e virado para que o copo com moscas fique no topo. Todas as moscas são transferidas para o eterizador com leves batidas na palma da mão e fechadas com uma rolha com um cotonete umedecido com 1-2 gotas de éter. Assim que todas as moscas adormecem, são cuidadosamente sacudidas do eterizador para um vidro branco leitoso e, usando uma lupa e uma pena de pássaro, são rapidamente analisadas e contadas, pois só podem estar em estado anestesiado por cerca de 5 minutos. Se a anestesia precisar ser prolongada, as moscas são cobertas com um grande vidro de relógio, sob o qual é colocado um cotonete umedecido com uma gota de éter. Se essas moscas forem necessárias para a reprodução posterior, elas são colocadas em tubos de ensaio limpos com um meio nutriente. 2-3 fêmeas e 3-5 machos devem ser colocados em um tubo de reprodução. Para evitar que moscas sonolentas caiam no fundo do tubo de ensaio e fiquem atoladas no meio nutriente, elas são colocadas nas paredes limpas do copo com o meio e o copo é mantido na posição horizontal até que as moscas acordem acima.

Ao final do trabalho com as moscas, elas são sacrificadas e jogadas fora. De uma grande dose de éter, as moscas morrem em 3-5 minutos. Sua morte pode ser concluída a partir da propagação para cima e para os lados das asas e patas alongadas sem vida. Todo o trabalho com Drosophila e os resultados das observações são registrados no diário apropriado. As condições ideais para a reprodução bem-sucedida de moscas são temperaturas de 24-26°C, humidade relativa 70-80%, boa aeração.

Os dados experimentais estão anexados. (Ver pedido escrito).