ذبابة الفاكهة السوداء: الخصائص ، الوراثة ، الطفرات ، دورة الحياة

Drosophila melanogaster عبارة عن حشرة ديبيرتان يبلغ حجمها حوالي 3 مم وتتغذى على الفواكه المتحللة. ومن المعروف أيضا باسم ذبابة الفاكهة أو ذبابة الخل. اسمها العلمي يأتي من اللاتينية ويعني "عاشق الندى من البطن السوداء".

يستخدم هذا النوع على نطاق واسع في علم الوراثة لتقديم سلسلة من المزايا التي تجعله كائنًا مثاليًا لهذا النوع من الدراسات. من بين هذه الخصائص سهولة الصيانة في الثقافة ، ودورة الحياة القصيرة ، وعدد أقل من الكروموسومات ، والكروموسومات متعددة الحدود.

من الخصائص القيمة الأخرى لـ Drosophila melanogaster للدراسات الوراثية أنه بسبب العدد الصغير وحجم الكروموسومات ، فمن السهل دراسة الطفرات فيها. بالإضافة إلى ذلك ، فإن أكثر من نصف الجينات التي ترمز للأمراض لدى البشر لديها نظيرها القابل للكشف في هذه الذبابة.

ملامح

Drosophila melanogaster عبارة عن حشرة ديبرتان ، أي أنها تحتوي على زوج واحد من الأجنحة الغشائية بدلاً من اثنين من الأزواج ، كما في الحشرات الأخرى. هو كائن حيوي ، أي أنه يعرض جنسين منفصلين. بالإضافة إلى ذلك ، فإنه يمثل ازدواج الشكل الجنسي.

يبلغ حجم الأنواع حوالي 3 مم ، وتكون الأنثى أكبر قليلاً من الذكر. يتكون جسمه من ثلاث علامات (مناطق): الرأس والصدر والبطن. يتشابه رقم الجزء من الرأس (6) والصدر (3) في الذكور والإناث ، في حين أن عدد شرائح البطن أكبر في الإناث (7) منه في الذكور (6).

تنصهر الأجزاء الستة الرأسية ويتم التعرف على الأجزاء الأولى لأنها تحمل الهوائيات ، والتي تتكون من ثلاث قطع تسمى artejos. كما يتم دمج الأجزاء الثلاثة من القفص الصدري ويحمل كل منها زوجًا من الأرجل. يتم إدراج الأجنحة في الجزء الثاني من القفص الصدري.

يرجع الاختلاف في عدد الجسيدات البطنية في كلا الجنسين إلى اندماج الذكور في الشريحتين الأخيرتين.

كما يوحي الاسم ، يكون للذباب من هذا النوع بطن داكن اللون ، ومع ذلك ، هناك طفرات يمكن أن تؤثر على كمية وتوزيع الأصباغ في جسمك ، مما يعطيها لونًا أصفر أو أسودًا تمامًا.

من خصائص هذا النوع ، على مستوى الكروموسومات ، أنها تحتوي على كروموسومات عملاقة (متعددة البوليمرات) في الغدد اللعابية. كروموسومات متعددة الذرات هي كروموسومات خضعت لسلسلة أو أكثر من 10 نسخ من الحمض النووي ، لكنها تظل في حالة الواجهة ، أي لا يحدث انقسام الخلايا.

إزدواج الشكل الجنسي

كما هو موضح سابقًا ، فإن الإناث أكبر قليلاً من الذكور ولديهن جسدي إضافي في البطن. الخصائص الأخرى التي تسمح للتمييز بين الذكور والإناث هي:

وجود مجموعة من عيش الغراب الكثيف جدًا في الزوج الأول من أرجل الذكور. وتسمى هذه الفطر مشط جنسي وظيفتها هي عقد الأنثى أثناء الجماع.

أخيرًا ، لدى الأنثى لوحات ovipositor ، والتي ، مثل اللوحات الشرجية ، تقدم لونًا واضحًا. في حين أن الذكور لديها قوس الأعضاء التناسلية والقضيب ، والتي جنبا إلى جنب مع لويحات الشرج ، واللون الداكن.

دورة الحياة

دورة حياة Drosophila melanogaster قصيرة ، في المتوسط ​​يقال إنها تدوم ما بين 15 و 21 يومًا. ومع ذلك ، يمكن أن يختلف طول العمر حسب الظروف البيئية ، وذلك بسبب درجة حرارة البيئة التي يوجد بها.

على سبيل المثال ، تستغرق دورة حياة الذباب المزروع في بيئات ذات رطوبة نسبية 60٪ حوالي 10 أيام ، إذا كانت درجة حرارتها 25 درجة مئوية ؛ بينما إذا كانت درجة الحرارة 20 مئوية فقط فإنها تستمر 15 يوما. ومع ذلك ، في 29 درجة مئوية يمكن أن تصل إلى 30 يومًا إذا كانت ظروف الرطوبة كافية.

بعد الجماع ، تضع الأنثى ما يصل إلى 500 بيضة يبلغ طولها حوالي 0.5 مم ، والتي تفقس اليرقات منها بعد 24 ساعة من التطور الجنيني. يتكون تطور اليرقات من ثلاث مراحل لمدة يوم واحد تقريبًا لكل منها.

بعد هذه المرحلة اليرقية تستمر مرحلة الشرنقة التي تستغرق 4 أيام. سيخضع البوبا لعملية تحول كاملة لإفساح المجال أمام شخص بالغ ، يصل إلى مرحلة النضج الجنسي بعد 12 ساعة من خروجه من بوبا.

تاريخ

كان الباحثون الأوائل الذين استخدموا Drosophila melanogaster ككائن للدراسات الوراثية هم توماس هانت مورغان والمتعاونون في عام 1910. درس هؤلاء الباحثون من جامعة كولومبيا (الولايات المتحدة الأمريكية) الحشرات في مختبر عمد باسم "غرفة المعيشة". الذباب ".

كانت الوسيلة التي استخدمها مورغان ومعاونوه للحفاظ على الذباب عبارة عن زجاجات من الحليب. في أيامنا هذه ، يتم استخدام وسائل أكثر تطوراً تشمل الفواكه المتآكلة والمواد الحافظة الكيميائية للحفاظ عليها.

دورة الحياة القصيرة ، والعدد الكبير من النسل الذي يمكن الحصول عليه في وقت قصير ، سمحت باستخدام هذه الذبابة لفهم الآليات المتعلقة بالميراث المرتبط بالجنس ، والتعبير المظهري بسبب الأليلات المتعددة ، والتفاعل بين الجينات ، وكذلك أما بالنسبة لوضع الخرائط الوراثية.

نظرًا لأهميته في الدراسات الوراثية ، كان أحد الكائنات الحية الأولى التي تمت دراسة جينومها. في عام 2000 ، كان من المعروف أن Drosophila melanogaster كان لديها أكثر من 13500 جين ، وذلك بفضل جهود المؤسسات العامة والخاصة.

بعد أكثر من قرن من الدراسات الأولى التي أجراها مورغان وزملاؤه ، لا يزال ذبابة الفاكهة يستخدم على نطاق واسع كنموذج وراثي لفهم الأمراض البشرية المختلفة ، بدءا من الأمراض الاستقلابية والجهاز المناعي ، وأمراض التنكس العصبي مثل مرض الشلل الرعاش والزهايمر.

التصنيف والتصنيف

ذبابة الفاكهة هي حشرة. يشمل الترتيب التقليدي للمفصليات الحشرات (أو hexapods) جنبًا إلى جنب مع حريش ، ميليديس ، سيمفيلا ، بوروبودس وقشريات ، ضمن مجموعة المفصليات الفك السفلي.

تستبعد معظم التصنيفات الحديثة القشريات من المجموعة وتضع الباقي في فرع Uniramia. ومع ذلك ، تشير الدراسات الجزيئية إلى أن الحشرات سوف تكون مرتبطة ببعض القشريات المنخفضة ، وهذه الأخيرة عبارة عن مجموعة متعددة الحبيبات.

في أي حال ، فإن ذباب الفاكهة ينتمي إلى أمر Diptera ، و Brachycera دون المستوى والأسرة Drosophilidae. يتكون جنس ذبابة الفاكهة من حوالي 15 نوعًا فرعيًا وحوالي 2000 نوع.

تم وصف النوع D. melanogaster بواسطة Maigen في عام 1830 ، وهو ينتمي إلى Sophophora ، الذي يحتوي على حوالي 150 نوعًا مقسمة إلى 10 مجموعات فرعية مختلفة ، D. melanogaster ينتمي إلى مجموعة melanogaster الفرعية

علم الوراثة و النمط النووي

النمط النووي عبارة عن مجموعة من الكروموسومات التي تقدمها كل خلية للفرد ، بعد العملية التي تنضم فيها أزواج الكروموسومات المتماثلة أثناء تكاثر الخلية. هذا النمط النووي مميز لكل نوع معين.

يتكون النمط النووي لدروسوفيلا ميلانوجستر من زوج من الكروموسومات الجنسية وثلاثة أزواج من الكروموسومات الذاتية. يتم تحديد الأخير بالتتابع مع الأرقام 2-4. حجم الكروموسوم 4 أصغر بكثير من بقية رفاقه.

على الرغم من تقديم زوج من الكروموسومات الجنسية ، إلا أن تحديد الجنس في هذا النوع يتحكم فيه من خلال العلاقة بين الكروموسوم الجنسي X والرابعيات الذاتية وليس بالكروموسوم Y كما يحدث في البشر.

والجينوم ، من ناحية أخرى ، هو مجموعة الجينات الموجودة في هذه الكروموسومات ، وفي ذبابة الفاكهة يمثلها حوالي 15000 جينًا يتكون من 165 مليون زوج أساسي.

القواعد النيتروجينية هي جزء من الحمض النووي والحمض النووي الريبي للكائنات الحية. في الحمض النووي ، فإنها تشكل أزواج ، وذلك بسبب التشكل الحلزوني المزدوج لهذا المركب ، أي أن قاعدة إحدى اللولب تقترن بقاعدة واحدة في اللولب الآخر من السلسلة.

الطفرات

يمكن تعريف الطفرة على أنها أي تغيير يحدث في تسلسل نيوكليوتيدات الحمض النووي. في ذبابة الفاكهة السوداء ، تحدث عدة أنواع من الطفرات ، كلاهما التعبير الصامت والواضح. بعض من أشهرها هي:

الطفرات في الأجنحة

يتم تشفير تطور الأجنحة في Drosophila melanogaster بواسطة كروموسوم 2. يمكن أن تؤدي الطفرات في هذا الكروموسوم إلى تطور غير طبيعي للأجنحة ، إما في الحجم (الأجنحة الأثرية) أو في الشكل (الأجنحة المتعرجة أو المنحنية).

أول هذه الطفرات متنحية ، أي أنها تتجلى ظاهريًا ، يجب أن يرث الجين المتحور من الأب والأم في وقت واحد. على النقيض من ذلك ، فإن الجين المتحور للأجنحة المنحنية هو المهيمن ، ومع ذلك ، فإنه يظهر فقط عندما يكون الحامل متغاير الزيجوت ، لأن الزيجيات المتجانسة غير قابلة للحياة.

ومن الممكن أيضا ظهور الكائنات الحية تماما دون أجنحة.

الطفرات في العيون

عيون ذبابة الفاكهة العادية حمراء. يمكن أن يتسبب حدوث طفرة في الجين الذي يشفر هذا اللون في العمل جزئيًا أو لا يعمل على الإطلاق.

عندما تؤثر الطفرة جزئيًا على الجين ، يتم إنتاج كمية أقل من الصبغة من الصباغ العادي ؛ في هذه الحالة ، تكتسب العينين لونًا برتقاليًا. على العكس من ذلك ، إذا لم يعمل الجين ، فستكون العيون بيضاء بالكامل.

تحدث طفرة أخرى في الجين الذي يشفر المعلومات لتطوير العيون. في هذه الحالة ، سوف يتطور الذباب حتى مرحلة البلوغ ، ولكن بدون عيون.

تطور غير طبيعي للهوائيات

الطفرات في الجينة التي ترمز لتطوير الهوائيات ، يمكن أن تتسبب في النهاية في تطور زوج من الأرجل في الرأس بدلاً من الهوائي.

الطفرات التي تؤثر على تلوين الجسم

يتم التحكم في إنتاج الأصباغ وتوزيعها في الجسم بواسطة جينات مختلفة في ذبابة الفاكهة السوداء . يمكن أن يتسبب حدوث طفرة في كروموسوم الجنس X في أن تكون الطفرات غير قادرة على إنتاج الميلانين ، وبالتالي يصبح جسمك أصفر.

على النقيض من ذلك ، يمكن أن يؤثر حدوث طفرة في ورم جسمية الصبغية 3 على توزيع صبغة الجسم في هذه الحالة يتراكم الصباغ في جميع أنحاء الجسم ، لذلك سيكون لونه أسود.