Owocówka odsłania tajemnice

To niesamowite, ile dowiedzieliśmy się o sobie dzięki muszce owocowej. Bez niej nie byłoby genetyki, niewiele wiedzielibyśmy o naszym systemie immunologicznym i być może wciąż nie znalibyśmy pasteryzacji.

Reklama

Gdyby pojedyncza muszka owocowa po zapłodnieniu nie składała 20–40 jaj na owocach, zapewniając szybko, bo w kilka dni, rozwijającym się larwom dostęp do bogatego źródła energii, spora grupa alzackich winiarzy nie odwiedziłaby około 1860 roku mieszkającego w Strasburgu chemika, Louisa Pasteura. Przyszli, bo ich wino „chorowało”. Najlepsze na świecie rieslingi i wielokrotnie od nich droższe, bo produkowane z przemarzniętych winogron, słodkie gewürztraminery zbyt często zamieniały się w bezwartościowy ocet. Za wszystko, i słusznie, winili mouches de vinaigre.
 

Modelka

Pasteur szukał niewidzialnego. I znalazł bakterie, zwane dziś Acetobacter. To one dominują we florze bakteryjnej jelit owada, a te kończą się tam, gdzie jajowody. Składając na winogronach własne jaja, muszka mimochodem zakaża je bakteriami octowymi. Gdy porównywać florę jelitową muszki owocowej i ssaków, np. człowieka, to okazuje się, że mikrobiom muszki jest nieliczny i mało zróżnicowany, podczas gdy my mamy tych komórek bakteryjnych 10 razy więcej niż własnych i są one szalenie różnorodne. Od tego, z jakich głównych grup mikroorganizmów składa się ten konglomerat, zależy na przykład, czy będziemy otyli i jak odpowiemy na choroby zakaźne. Wróćmy do muszki. Opis jej mikrobiomu pokazuje pewną zasadę ogólną: w muszce jest niemal wszystko co w nas, ale jest tam „prostsze” i dzięki temu łatwiejsze do zrozumienia. Mała muszka jest idealnym modelem nie tylko, jeżeli chodzi o bakterie w jelitach. My mamy 23 pary chromosomów, w tym jedną parę odpowiedzialną za płeć. Muszka ma tylko cztery pary. Ma – tak jak my – płeć zapisaną w genach chromosomów X i Y. Na tym jednak łut naukowego szczęścia się nie kończy. Mucha posiada ślinianki, których chromosomy przybierają gigantyczne, obserwowalne pod mikroskopem rozmiary. Są tak wielkie, że już 115 lat temu Thomas Hunt Morgan był w stanie zbadać pod mikroskopem zjawiska mutacji w muszce owocowej.

Dzięki prążkowaniu widocznemu na gigantycznych chromosomach można ustalać miejsca mutacji, czyli zmian w DNA. Jak odkrył Morgan, geny zajmują w DNA stałe miejsce właściwe w danym organizmie. Często zatem istniejący w danym miejscu prążek pod wpływem mutacji zmieniał swe położenie. Tak powstała fizyczna mapa całego muszego genomu. Sto lat przed zsekwencjonowaniem tego genomu. Morgan kontynuował to, co 40 lat przed nim zapoczątkował na Morawach o. Grzegorz Mendel OSA, który grochy cukrowe o kwiatach czerwonych zapylał tymi o kwiatach białych, a grochy o nasionach zielonych i gładkich grochami żółtymi i pomarszczonymi.

Model na Nobla

Na prace zakonnika nie zwrócono żadnej uwagi, choć ustalone przez niego prawa i reguły dziedziczenia musi dziś znać na pamięć nawet zdający nową maturę. Mendel jednak, jak się przypuszcza, był szczęściarzem i trochę szachrował, żeby mu się zgadzały rachunki. Jego wyniki odkryto ponownie na początku XX wieku i na ich bazie Thomas Morgan – dzięki muszce owocowej – opracował wiekopomną chromosomową teorię dziedziczenia. Wykazał też fundamentalną prawdę, że nie dziedziczymy jakichś nie wiadomo czym będących i gdzie się znajdujących cząstek genetycznej pamięci, tylko po prostu chromosomy i znajdujące się na nich jak najbardziej materialne geny. Od tego już tylko krok dzielił Rosalind Franklin i Jamesa Watsona z Francisem Crickiem, by ustalić, że skoro chromosomy składają się głównie z DNA, to w nim muszą być zapisane informacje.

Wróćmy do Thomasa Morgana z University Columbia. Trzydzieści kilka lat selekcjonowania i badania licznych mutantów muszki: o rozmaitych kolorach oczu, ubarwieniach ciała, liczbie skrzydeł i odnóży oraz czułków, różnych kształtach, liczbie i układzie włosków na tułowiu etc., oraz liczenia różnych klas ich wzajemnego potomstwa zaowocowało 22 książkami, 370 publikacjami naukowymi, Nagrodą Nobla w roku 1933 dla niego samego i siedmioma Noblami dla badaczy pracujących w powołanym przez Morgana wydziale biologii w California Institute of Technology. W laboratoriach całego świata nadal pracuje się dzięki wielu wyizolowanym przez niego mutantom. Bez muchy genetyki po prostu by nie było.

W ostatnim dwudziestoleciu eksperymenty na Drosophili okazały się całkowicie fundamentalne dla rozwoju współczesnej biologii i dwukrotnie nagrodzone Noblem w zakresie medycyny i fizjologii. Za odkrycie prawideł rozwoju embrionalnego i odpowiedzialnych za niego genów nagrodę tę otrzymali w roku 1995 m.in. Christiane Nüsslein-Volhard i Eric Wieschaus.

Drugi Nobel dotyczył odkrycia, że geny opisane przez Nüsslein-Volhard mają niejedną i nie tylko rozwojową funkcję. Dotyczyło to genu zaangażowanego w rozwój muszki i nazwanego przez nią jakże profetycznie „Toll”, czyli po niemiecku „niesamowity”. W 2011 roku za odkrycie roli receptora Toll w odpowiedzi immunologicznej nagrodę otrzymał Jules Hoffmann. W ten sposób Nobel powędrował do Strasburga i na uniwersytet, na którym swą przygodę z Drosophilą przeżył Louis Pasteur. Choć receptor ów działa nieco inaczej u muszki niż u ludzi i innych kręgowców, to jednak właśnie Drosophila pozwoliła odkryć, że mutacje w tym genie obniżają odporność muszki na zakażenia bakteriami Gram-dodatnimi i grzybami. Odkrycie receptora Toll przyczyniło się do prawdziwej rewolucji w immunologii człowieka.

Gdy latem małe muszki są w kuchni utrapieniem, warto choć na chwilę zdać sobie sprawę z tego, że to właśnie im w dużej mierze zawdzięczamy rozwój biologii, genetyki i medycyny.

«« | « | 1 | » | »»

aktualna ocena |   |
głosujących |   |
Ocena | bardzo słabe | słabe | średnie | dobre | super |

Zobacz

Dodaj komentarz
Gość
    Nick (wymagany lub )

    Autopromocja

    Reklama

    Reklama

    Reklama