ТЕМА 3

Закономерности явлений наследственности.

Дрозофила как объект генетических

Исследований

Цели занятия:

• Изучить биологию и морфологические признаки дрозофилы, уяснить правила работы с этим объектом.

• Познакомиться с особенностями строения дрозофил мутантных линий, которые используются при изучении явлений наследственности.

Оборудование и материалы:

1. Микроскопы, лупы, термостат с температурой 25^оС.

2. Предметные и покровные стекла, кисточки, пинцеты, препаровальные иглы, стаканчики с водой, нестерильные пробирки с ватно-марлевыми пробками, пробирки с питательной средой, эфир для наркоза, листы белой бумаги.

3. Пробирки с наркотизированными линиями дрозофилы: дикого типа, white, black, scarlet, cut, vestigial.

4. Живые объекты: лабораторные популяции дрозофилы, в которых имеются все стадии жизненного цикла; самцы и самки (раздельно) для скрещивания (дикий тип, vestigial, scarlet, white).

ОБЩИЕ ЗАМЕЧАНИЯ ПО БИОЛОГИИ ДРОЗОФИЛЫ

Плодовая мушка Drosophila melanogaster является удобным объектом генетических исследований. Ее преимущество перед другими объектами заключается в непродолжительном цикле развития, высокой плодовитости, большом числе изученных генов, определяющих легко различимые признаки, малом числе хромосом (2n=8), удобстве и дешевизне разведения.

Drosophila melanogaster представляет собой небольшую муху длиной около 3 мм с темно-красными глазами и телом серого цвета. Прямые нормально развитые крылья расположены вдоль тела и превышают его по длине на 1/3.

Самки дрозофилы крупнее самцов, имеют широкое заостренное на конце брюшко, на спинке – хорошо заметные пигментированные кольца (тергиты) , их 5-6. У самцов более узкое округленное брюшко, пигментных колец на брюшке 2-3, на конце они слиты в одно. Кроме того, у самцов имеются так называемые половые гребешки в виде ряда крепких хитиновых щетинок на первом (дистальном) членике передних ног, которыми они пользуются для удержания самок во время копуляции. Однако этот признак можно различить только под микроскопом.

Продолжительность жизненного цикла дрозофилы при оптимальной температуре развития +25^оС составляет 10 суток. При снижении температуры на 1^оС развитие замедляется в среднем на сутки (например, при температуре +20^оС – до 14-15 дней). При повышении температуры цикл развития, соответственно, ускоряется (например, при температуре +27^оС – до 8-9 суток). Однако повышение температуры выше +27^оС приводит к падению плодовитости мух вплоть до их полной стерильности.

Питается дрозофила фруктами и овощами. В лаборатории ее разводят на специальных питательных средах.

Яйцо дрозофилы длиной около 0,5 мм снабжено двумя отростками, при помощи которых оно держится на поверхности среды. Самка откладывает яйца вскоре после оплодотворения. В благоприятных условиях каждая самка откладывает до 50-80 яиц в сутки, а в течение 3-4 суток может отложить более 200 яиц.

В лабораторных условиях личинки появляются из яиц через 20-24 часа после оплодотворения. Личиночный период состоит из 3 стадий. Первая и вторая стадии заканчиваются линьками, третья – окукливанием, которое начинается примерно через 4 суток после вылупливания из яйца. Первое время после выхода личинки находятся на поверхности среды, затем они уходят вглубь ее, интенсивно питаются, растут, а перед окукливанием покидают питательную среду, перестают питаться и некоторое время ползают по стенкам сосуда. Затем они становятся неподвижными, сокращаются в длину и приобретают характерную для куколки форму; в состоянии куколки они находятся примерно 4 суток.

За это время разрушаются личиночные органы и формируются органы взрослой мухи. Только гонады и нервная система не претерпевают изменений. В конце стадии куколки сквозь оболочку просвечивают темные участки тела, хорошо видны глаза, особенно, если они имеют яркую окраску.

У только что вылупившихся мух более длинное тело, почти лишенное пигмента, короткие, еще не расправившиеся крылья. Через 8-10 часов самки уже способны к оплодотворению. Они начинают откладывать яйца с конца вторых суток и продолжают до конца жизни.

Плодовая муха широко распространена в природе, особенно в южных районах. В средней полосе она появляется обычно летом с обилием овощей и фруктов.

Для проведения генетических исследований в первой трети ХХ века в лаборатории Т.Г.Моргана были выведены мутантные линии дрозофилы, многие из которых сохранены и используются генетиками до сих пор. Лабораторные коллекции характеризуются, как правило, большим набором линий мух, которые отличаются от дикого типа изменением того или иного признака.

Установлено, что у самок дрозофилы после спаривания жизнеспособная сперма может сохраняться в половых путях в течение нескольких суток. Поэтому у оплодотворенной самки в любой данный момент в семяприемнике находится некоторое количество спермы от предыдущей копуляции. По этой причине и во избежание искаженных результатов в опытах скрещивания используются только девственные (виргильные) самки, которых отбирают в течение 6-8 часов после вылета из куколки, когда они еще не способны к оплодотворению.