Centrala muszek owocowych: Bloomington Drosophila Stock Center

Badanie tych niewielkich mutacji może ujawnić, jak te geny funkcjonują – także u ludzi, ponieważ podzielamy ponad połowę genów z Drosophila. Na przykład, badacze odkryli to, co teraz nazywają genem Hippo — który pomaga regulować wielkość narządu zarówno u muszki owocowej, jak u kręgowców – po tym, jak muszki z tym genem uszkodzonym rosły do niezwykle dużych rozmiarów i były pomarszczone.  Dalsza praca nad tym genem wskazywała, że takie defekty mogą przyczyniać się do niekontrolowanego wzrostu komórek, co prowadzi do raka u ludzi.  

Inna praca nad muszkami rzuciła światło na choroby od Alzheimera do Zika, nauczyła naukowców o procesach podejmowania decyzji i rytmach dobowych i pomogła używającym ich badaczom zdobyć sześć Nagród Nobla. Ponad stulecie majsterkowania przy muszkach owocowych i katalogizowania wyników uczyniło z Drosophila najlepiej opisany model zwierzęcy, jaki mamy.

Ogromnie cieszę się, że Centrum wreszcie uzyskało nieco uznania, na które tak dobrze zasłużyło. Ci ludzie mozolili się sumiennie – nie tylko zbierając szczepy muszek, które obecnie wynoszą 77 tysięcy (!), ale wysyłając je pracownikom laboratoriów na całym świecie. To wszystko jest niezmiernie żmudne, trzeba przygotować żywność, która wypełnia fiolki z muszkami, by utrzymywać szczepy przy życiu oraz zmieniać każdy zestaw (trzymany w podwójnych ilościach, by je zachować) co dwa tygodnie. Nie można zamrozić Drosophila i zachować je przy życiu, jak to można robić z bakteriami, więc utrzymywanie hodowli wymaga nieustannej uwagi. W moim laboratorium miałem setki szczepów i spędzałem wiele godzin tygodniowo tylko na wymianie wyczerpanych fiolek na świeże. (W artykule nazywają to “przerzucaniem muszek”; my nazywaliśmy to “zmienianiem muszek”.)

Moje oklaski więc dla Centrum, które ciągle działa – a musi, jeśli genetyka Drosophila ma przetrwać – także podczas pandemii. Praca Centrum podczas pandemii zajmuje dużą część artykułu w „NYT”.

Fruit Flies Are Essential to Science. So Are the workers Who Keep Them Alive.

Choć w stanie dzikim istnieje kilka tysięcy gatunków Drosophila, tylko jeden - Drosophila melanogaster – trzymają w Bloomington, bowiem to jest gatunek, który przypadkowo rozwinął Thomas Hunt Morgan, mój akademicki pra-pradziadek, kiedy zaczął pracę z Drosophila na początku XX wieku. I jest to gatunek używany jako model zwierzęcy do dzisiaj. Tutaj są różne rodzaje, jakie można zamówić:

Jest to dużo większa lista niż ta, która istniała, kiedy sam wszedłem do gry: nie mieliśmy organizmów modyfikowanych genetycznie, fluorescencyjnych białek ani binarnego systemu ekspresji. Mieliśmy głównie chromosomowe aberracje, ubytki genów lub fragmentów chromosomów i, oczywiście, klasyczne mutacje jednego genu. Tutaj jest kilka mutantów jednego genu (z Wikipedii). “Normalne” lub “dzikiego typu” muszki, jakie łapie się w naturze, wyglądają jak ta w środku u góry, ale z ceglastymi oczyma (patrz drugie zdjęcie poniżej).

“Dziki typ” muszki z artykułu w “NYT” (zdjęcie Bob Gibbons):

Używałem wszystkich tych mutacji w takim lub innym czasie, często, żeby zobaczyć, czy były identyczne do podobnie wyglądających mutacji, które znajdowałem u bliskich krewnych, zdolnych do krzyżowania się z D. melanogaster i dawania potomstwa. (Na przykład, jeśli znajdowałem  oczy koloru „sepiowego” u siostrzanego gatunku D. simulans, krzyżowałem je ze znanym gatunkiem D. melanogaster sepia; jeśli całe potomstwo miało brązowe oczy, to była to ta sama mutacja. To jest znane jako “test komplementacji.”)

Tutaj jest jeszcze kilka zdjęć z artykułu (podpisy z “NYT”). Część nienagannie utrzymywanego zasobu:

Zmienianie muszek! Każdy eksperymentalny drosofilista spędza znaczną część swojego życia na robieniu tego:

Tutaj jest historyczny szczep: white-one, białooki mutant odkryty przez Thomasa Hunta Morgana w 1910 roku. Morgan odkrył, że kiedy krzyżował białookie samice z samcami “dzikiego typu”, całe męskie potomstwo miało białe oczy, a całe żeńskie potomstwo miało normalne, czerwone oczy. W odróżnieniu od tego, kiedy krzyżujesz białookie samce z dzikiego typu samicami, wszyscy potomkowie mają czerwone oczy, ale żeńskie potomstwo tej krzyżówki ma z kolei potomstwo, w którym połowa samców ma białe oczy, a połowa czerwone. Ten dziwaczny wzór wynika z tego, że białe jest recesywnym genem na chromosomie X: jest „związany z płcią” – jak daltonizm lub hemofilia u ludzi.

Można przeczytać o badaniu Morgana nad białym tutaj i zobaczyć jego artykuł z 1910 roku tutaj. (W 1933 roku dostał Nagrodę Nobla za pracę nad klasyczną genetyką, ale podzielił się pieniędzmi ze swoimi “chłopcami” – jego niezwykle utalentowaną grupą badaczy, którzy zajmowali „pokój much” w Columbia University.)

Zestaw white-one poniżej został właśnie włożony do świeżych fiolek z pożywką, która składa się z wody, mączki sojowej, mąki kukurydzianej, drożdży i normalnych konserwantów. W ciągu 10-12 dni w temperaturze 25°C, masz nowe pokolenie dorosłych, bo jaja składane są w odżywce, larwy wykluwają się i drążą odżywkę (także ją zjadając), a potem wyczołgują się na ścianki fiolki, by spędzić 4-5 dni jako poczwarki przed wykluciem się w nowe dorosłe muszki. Po mniej więcej dwóch pokoleniach żywność kończy się i trzeba „przerzucić” fiolkę.  

Fiolka po prawej stronie wygląda jakby nie była oczyszczona zbyt dobrze, bo stare, puste okrywy poczwarek nadal przyklejone są do ścianek, a byłyby wymyte podczas porządnego czyszczenia.

Tutaj są stare, paskudne, zużyte fiolki (nagłówek artykułu z „NYT”).

Tutaj jest oryginalny “pokój much” w Columbii, gdzie wykonano prace nagrodzone Nagrodą Nobla. Sześciu lub siedmiu badaczy tłoczyło się na tej przestrzeni, a pożywki (czasami robione z bananów) także były przygotowywane tutaj. Tylko sam Morgan, jako szef, miał prawo do zjedzenia jednego z bananów. Można zobaczyć mikroskop na pierwszym planie i butelki po mleku pełne odżywek dla muszek na stole:

Tutaj jest Calvin Bridges w pokoju much w Columbii. Bridges, niezmiernie przystojny mężczyzna o barwnym i nieco awanturniczym życiu, był fantastycznym badaczem i dał wielki wkład w nowoczesną genetykę:

Ta książka da wam więcej informacji o wczesnej historii genetyki Drosophila i jak wpłynęła ona na dzisiejszą „kulturę Drosophila”:

Bardzo wiele mojej pracy z muszkami wykonywałem na innych gatunkach niż D. melanogaster, chociaż były blisko spokrewnione. Pracowałem bowiem nad specjacją, a do genetyki specjacji (tj. znajdowania, które geny i jak wiele z nich zmieniają się podczas rozdzielenia się przodka na dwa lub więcej gatunki potomne) potrzeba kilku gatunków, idealnie takich, które można krzyżować. Ponieważ Bloomington Center miał tylko D. melanogaster, zdobywałem inne gatunki zbierając je sam, otrzymując je od kolegów-zbieraczy lub zamawiając je z National Drosophila Species Stock Center, wówczas w Bowling Green State University w Ohio, ale teraz w Cornell University.

Wiem, że NDSSC nadal ma pewne hodowle mutantów, jakie znalazłem u krewnych D. melanogaster, ale, niestety, większość z nich przepadła, ponieważ tam koncentrowano się tylko na muszkach różnych gatunków dzikiego typu i nie chcieli brać mutacji, które mozolnie znajdowałem i identyfikowałem. Ale, podobnie jak Bloomington Center, byli dla mnie olbrzymią pomocą, kiedy pracowałem nad specjacją i chcę im także podziękować.

Mógłbym pisać bez końca o tych Centrach i ich zawartości, ale lepiej zatrzymam się w tym miejscu, bo jest pora na lunch. Dodam tylko, że kiedyś połączyłem mutant o nazwie groucho (który miał dodatkowe szczecinki nad oczyma), z proboscipedia (muszką, której części otworu gębowego przekształcają się w rodzaj podobnej do nóg struktury), żeby otrzymać muszkę Groucho Marx z krzaczastymi brwiami, która wyglądała jakby paliła cygaro.  

Fruit Fly Central: the Bloomington Drosophila Stock Center

Why Evolution Is True, 16 grudnia 2020

Tłumaczenie: Małgorzata Koraszewska