6.4. Температурочутливі мутації в дрозофіли

На початку 70-х років ХХ століття Д. Сузуки і його група почали вивчати температурочутливі мутації, що викликають параліч. Завдяки ефективній системі добору мутантів ученим за порівняно короткий строк вдалося випробувати багато сотень тисяч особин і одержати досить представницьку вибірку індукованих етилметансульфонатом зчеплених зі статтю мутацій. При випробуванні на алелізм ці мутації розподілилися по декількох локусах у Х-хромосомі, з яких найбільший інтерес представили три: paralytic ^ts, shibire ^ts і stoned. Індекс ts указує на температурочутливість мутацій у цих локусах, що виражається в тому, що при температурах понад 29°С мутантні особини впадають у стан паралічу.

Мутанти по локусу shibire ^ts (shi ^ts) відрізняються швидкою й сильною реакцією на дію високої температури. При перенесенні їх у температуру 29°С вони впадають у параліч у перші 2 хв і, не виходячи із цього стану, через 12 годин гинуть. Ряд алелів shi^ts обумовлюють температурочутливість на всіх стадіях розвитку — від яйця до імаго.

Вплив підвищеною температурою в певні моменти розвитку (чутливі періоди) призводить до характерних фенотипових дефектів очей, крил, лапок і щетинок.

Про нейрологічну природі мутантів shi^ts свідчать досліди по застосуванню нейротоксина ТТХ (тетродотоксин). При температурі 22°С мухи shi^tsl виявляють стійкість до ТТХ в 3 рази більшу, ніж мухи дикого типу. Ін'єкція ТТХ безпосередньо в голову впливає на ЕРГ нормальних мух, а на мух shi^ts не впливає. Оскільки ТТХ специфічно блокує натрієвий канал при виникненні потенціалів дії, Л. Келлі припустив, що мутації в локусі shi^ts змінюють компоненти даного механізму.

Л. Зондергаард одержав за допомогою ЕМС чутливу до зниженої температури зчеплену зі статтю домінантну мутацію Ocd^ts. Уже при температурі 18°С дана мутація викликає гальмування активності й параліч, подібно тому, як це відбувається в мух дикого типу при температурі 8°С й нижче. Один з ефектів мутантного гена Ocd^ts полягає в підвищенні енергії активації мітохондріальної сукцинатцитохромредуктази при температурі нижче 18⁰С.

О. Сіддікі й С. Бензер інидукували дві паралітичні мутації в локусі comatose^ts. Мутанти com^ts, крім чутливості до високої температури, подібно до мутантів para^ts виявилися чутливими також до знижених температур. Параліч у них наступає при зниженні температури до 12—10°С.

Порівняння електрофізіологічних параметрів мускулатури, що бере участь у забезпеченні польоту, при внутрішньоклітинному відведенні мембранних потенціалів у мутантів para^ts, shi^ts і com^ts виявило чіткі відмінності між ними, що свідчать про різний характер генетично контрольованих ушкоджень.

6.5. Мутації, що порушують циркадні ритми в дрозофіли

Для мух дикого типу D. melanogaster характерна закономірна циклічність життєвих процесів, таких як час виходу імаго з лялечок або добова рухова активність дорослих особин. У їхній основі лежить генетично контрольований ендогенний ритм нейросекреторної і гормональної активності, що здійснюється в природніх умовах при чергуванні періодів темряви й світла.

В умовах 12-годинного світлового дня більшість мух лупиться на зорі, у перші години ранку. Цей ритм зберігається навіть в умовах постійної темряви, якщо лялечки коли-небудь зазнали впливу світла.

Морфологічні мутації L4 і G1, що призводять до порушення оптичних ділянок, водночас збивають і нормальні циркадні ритми.

У лабораторії С. Бензера при впливі ЕМС (етилметансульфонат) отримано три зчеплені зі статтю рецесивні мутації, що змінюють добову циклічність виходу імаго: per⁰, per^s, per^L. Усі три мутації локалізовані на короткій ділянці Х-хромосоми. Мутація null-period-arhythmic (per⁰) обумовлює більш-менш рівномірний розподіл частот виходу імаго протягом доби. Мутація short-period (per^s) контролює цілком чіткий ритм, але не при 24-годинному, а при 19-годинному циклі. Нарешті, мутація long-period (per^l) подовжує цикл виходу імаго до 28 годин.

Усі розглянуті мутації одночасно впливають на рухову активність дорослих мух.