黑腹果蝇
描述
黑腹果蝇 是一种原产于热带或带的蝇种。它和人类一样分布于全世界,并且在人类的居室内过冬。雌性体长2.5毫米, 雄性较之还要小。雄性有深色后肢,可以此来与雌性作区别。
雌蝇可以一次产下5个0.5毫米大小的卵,总共约400个。它们有绒毛膜和一层卵黄被,其发育速度受环境温度影响。在25℃环境下,22小时后幼虫就会破壳而出, 并且立刻觅食。因为母体会将它们放在腐烂的水果上或其他发酵的有机物上,所以它们的首要食物来源是使水果腐烂的微生物,如酵母和细菌,其次是含糖的水果。幼虫24小时后就会第一次蜕皮,并且不断生长,以到达第二幼体发育期。经过三个幼虫发育阶段和四天的蛹期,在25℃下过一天,就会发育为成虫。
作为遗传学研究对象
历史
黑腹果蝇 在20世纪前半叶成为动物学家和遗传学家汤玛斯·亨特·摩尔根及其学派实验研究对象。它只有四对染色体。一对性染色体,通常被记作第一对染色体或者是X-和Y-染色体,和三对常染色体,后者被记作第二,三和四对染色体。第四对染色体很小,所含的基因也很少。果蝇非常合适用于研究,在一个瓶子里就可以培育大量的果蝇,繁殖速度快。“用半瓶牛奶和一条开始腐烂的香蕉就够了,14天就可以得到200只果蝇”马田·布克斯在他2002年出版的书 Drosophila 里写道。科学家用果蝇进行了无数次杂交, 其中包括确定了基因里面的基因连锁群,它们位于同一染色体上面,科学家也因此发现了联会现象,并且对某些变异进行了描述和研究,例如眼睛颜色由红变异为白色或者是微型翅膀——这种果蝇丧失了飞行能力。赫尔曼·约瑟夫·马勒是第一位发现伦琴射线对遗传物质具有的诱变作用。从此射线就被大量使用,以诱发果蝇发生变异。
在2000年对其13.600 基因测序完成。部分基因与人类的基因有惊人的相似。研究发现,在果蝇的遗传物质里找到了人类的致癌基因或者潜在的,在变异情况下参与癌症发生的癌基因( Oncogene )。
在发育生物学研究方面人类也从果蝇身上获得了很多知识。早在1900年哈佛大学的教授威廉·卡斯特就首次将果蝇用作胚胎研究的对象。从此果蝇就在这一领域被广泛采用。20世纪70年代克里斯汀·纽斯林-沃尔哈德(Christiane Nüsslein-Volhard)开始研究果蝇的发育基因。她从中得知,卵细胞中的四个基因决定了或是监控了受精卵的发育(参见Hox基因)。1980年她发表了论文“影响 黑腹果蝇 体节数目和极性的变异”,她也因此获得了1995年的诺贝尔医学奖。
优点
黑腹果蝇 易于培养和繁殖,经济。在基因研究方面,果蝇是最常见的研究对象,原因是它14天就可以繁殖一代,只有四对染色体,还有它可以显示很多变异。
发育
胚胎发育
经过22个小时的发育后的胚胎角质层
经过卵细胞受精,精卵细胞核聚变后,细胞核很快的连续同步分裂(有丝分裂),但是这些细胞核处在同一细胞膜里。可以说这是个多核细胞胚胎。人们称之为“ 合胞体胚盘 ”。第七次核裂后,这些细胞核会游离到细胞膜下。在第九第十次核裂的时候八到十个核开始自行分裂。这些细胞成为生殖细胞,被称为极细胞。 产卵后两个半小时,合胞体胚盘的细胞膜向内折叠包绕各个细胞核,成为“ 细胞胚盘 ”。至此,果蝇胚胎细胞的第一层单层表皮形成。细胞核也开始转向非对称分化。其分化方向与该细胞在胚胎中所处的位置有关。
腹侧延长轴的卵裂标志着原肠胚开始形成,在原肠胚种会形成三个胚层:腹侧的卵裂形成中胚层。腹沟的前段内陷,形成口道,腹沟的后侧内陷则形成肛窝,与后来形成的内胚层分开。胚胎外层的细胞和口道,肛窝末端的细胞内陷形成外胚层。随着胚带的延长,后段的极细胞开始向胚胎内分裂。器官分化开始,分节现象已经可以看到。在受精大约7.5小时后胚带开始缩短,结束于背向闭合。受精后22小时,经过一系列的分化发展,幼虫就会发育形成。
幼虫发育
幼虫能在几天内通过进食从卵体大小(0.5毫米)长到正常形态大小(2.5毫米)。其间蜕皮两次,所以可以将它的幼体发育分成三个阶段。
蛹化
晚期三龄幼虫从食物中爬出,寻找合适的位置并化蛹。幼虫身体缩短,角质层与表皮逐渐分离成为蛹壳,经过五天的变态发育,最后破蛹而出,成为成虫。
蛹壳半透明,呈黄褐色,或深黄褐色,长椭圆形。蛹的前端有一呼吸管伸出。.....
果蝇研究社团
在美国每年会在不同城市举行一次最大型的国际果蝇会议,有大概2000人参与。欧洲的果蝇会议则每两年一次,在不同的欧洲国家举行,有大概400到500人参与。德国则每年有小型的地方聚会。讨论的主题有果蝇在生命科学,发育生物学与神经科学方面的应用。
变异
在实验室里,科学家让果蝇产生了无数种变异。通过系统筛选,科学家通常选择其基因组里面大概13400基因进行诱导,使果蝇变异。过程通常是用有明显表现型的纯合子杂交,以得到下一代F1和F2,就可对其进行研究了。常见的变异有:
眼睛颜色变异
翅膀形态
参考文献
Martin Brookes; Drosophila - Die Erfolgsgeschichte der Fruchtfliege , Rowohlt Verlag, Hamburg 2002, ISBN 3-498-00622-3
Peter A. Lawrence: The making of a fly. The genetics of animal design. Blackwell Science, ISBN 0-632-03048-8
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