Drosophila melanogaster: características, genética, ciclo de vida

Drosophila melanogaster é um inseto diptera que mede cerca de 3 mm e se alimenta de frutas em decomposição. Também é conhecida como mosca da fruta ou mosca do vinagre. Seu nome científico vem do latim e significa “amante do orvalho da barriga preto”.

Esta espécie é amplamente utilizada na genética, pois apresenta uma série de vantagens que a tornam um organismo ideal para esse tipo de estudo. Entre essas características estão a facilidade de manutenção em cultura, ciclo de vida curto, um pequeno número de cromossomos e cromossomos poligênicos.

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Mosca de fruta de Drosophila melanogaster. Tirada e editada por: Sanjay Acharya [CC BY-SA 4.0 (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0)]

Outras características valiosas do Drosophila melanogaster para estudos genéticos é que, devido ao pequeno número e tamanho de seus cromossomos, é fácil estudar os processos de mutações neles. Além disso, mais da metade dos genes que codificam doenças em humanos têm seu equivalente detectável nesta mosca.

Caracteristicas

Drosophila melanogaster é um inseto diptera, ou seja, possui apenas um par de asas membranosas em vez de dois pares, como em outros insetos. É um organismo dióico, ou seja, possui sexos separados. Além disso, apresenta dimorfismo sexual .

A espécie mede cerca de 3 mm, sendo a fêmea um pouco maior que o macho. Seu corpo é formado por três tagmata (regiões): cabeça, tórax e abdômen. O número de segmentos da cabeça (6) e do tórax (3) é semelhante em homens e mulheres, enquanto o número de segmentos do abdome é maior em mulheres (7) do que em homens (6).

Os seis segmentos cefálicos são fundidos e o primeiro é reconhecido porque carrega as antenas, que são formadas por três peças chamadas artejos. Os três segmentos do tórax também são fundidos e cada um deles carrega um par de pernas. As asas são inseridas no segundo segmento do tórax.

A diferença no número de somitos abdominais em ambos os sexos se deve à fusão, nos homens, dos dois últimos segmentos.

Como o nome indica, as moscas desta espécie têm uma barriga escura, no entanto, existem mutações que podem afetar a quantidade e a distribuição dos pigmentos no corpo, dando-lhes uma cor amarela ou completamente preta.

Uma característica dessa espécie, no nível cromossômico, é que eles têm cromossomos gigantes (poligênicos) nas glândulas salivares. Os cromossomos poligênicos são cromossomos que sofreram 10 ou mais séries de replicações de DNA , mas permanecem em um estado de interfase, ou seja, não ocorre divisão celular.

Dimorfismo sexual

Como já indicado, as fêmeas são ligeiramente maiores que os machos e têm um somito abdominal adicional. Outras características que permitem diferenciar machos e fêmeas são:

A presença de um grupo de cogumelos muito grossos no primeiro par de pernas masculinas. Estes cogumelos são chamados de pente sexual e sua função é manter a fêmea durante a relação sexual.

Finalmente, a fêmea possui placas ovipositadoras, que, como as placas anais, têm uma cor clara. Enquanto o macho tem arco genital e pênis, que juntamente com as placas anais, são de cor escura.

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Feminino e masculino de Drosophila melanogaster. Tirada e editada em: Madboy74 [CC0].

Ciclo de vida

O ciclo de vida de Drosophila melanogaster é curto, em média, diz-se que dura entre 15 e 21 dias. No entanto, sua longevidade pode variar dependendo das condições ambientais, principalmente pela temperatura do ambiente em que está localizado.

Por exemplo, moscas cultivadas em ambientes com uma umidade relativa de 60% têm um ciclo de vida de cerca de 10 dias, se mantidas a uma temperatura de 25 ° C; enquanto que se a temperatura é de apenas 20 ºC dura 15 dias. No entanto, a 29 ° C, eles podem chegar a 30 dias se as condições de umidade forem adequadas.

Após a relação sexual, a fêmea deposita até 500 ovos de aproximadamente 0,5 mm de comprimento, dos quais as larvas eclodem após 24 horas de desenvolvimento embrionário. O desenvolvimento larval compreende três estágios de aproximadamente um dia de duração para cada um deles.

Após esse estágio larval, continua um estágio de pupa que leva 4 dias. A pupa passará por uma metamorfose total para dar lugar a um adulto, que atinge a maturidade sexual 12 horas após ter emergido da pupa.

História

Os primeiros pesquisadores a empregar Drosophila melanogaster como objeto de estudos genéticos foram Thomas Hunt Morgan e colaboradores em 1910. Esses pesquisadores, da Universidade de Columbia (EUA), estudaram insetos em um laboratório chamado “enfermaria de voa. “

O meio de cultura usado por Morgan e seus colaboradores para manter as moscas eram garrafas de leite. Hoje são utilizados meios mais sofisticados que incluem frutas maceradas e conservantes químicos para manutenção.

O curto ciclo de vida e o alto número de filhotes que podem ser obtidos em pouco tempo permitiram que essa mosca fosse usada para entender mecanismos relacionados à herança ligada ao sexo, expressão fenotípica devido a múltiplos alelos, interação entre genes, bem como quanto à elaboração de mapas genéticos.

Devido à sua importância nos estudos genéticos, foi um dos primeiros organismos cujo genoma foi estudado. Em 2000, sabia-se que Drosophila melanogaster possuía mais de 13.500 genes, graças aos esforços de instituições públicas e privadas.

Mais de um século após os primeiros estudos de Morgan et al., A mosca da fruta ainda é amplamente utilizada como modelo genético para entender diferentes doenças humanas, desde doenças metabólicas e do sistema imunológico até doenças neurodegenerativas, como Parkinson e Alzheimer .

Taxonomia e classificação

A mosca da fruta é um inseto. O arranjo tradicional de artrópodes inclui insetos (ou hexápodes) junto com centopéias, milípedes, sífilides, paurópodes e crustáceos , dentro do grupo de artrópodes mandibulares.

Classificações mais recentes excluem os crustáceos do grupo e colocam o restante no subfilo de Uniramia. No entanto, estudos moleculares sugerem que os insetos estariam relacionados a alguns crustáceos inferiores, sendo este último um grupo polifilético.

De qualquer forma, as moscas da fruta pertencem à ordem Diptera, subordem Brachycera e família Drosophilidae. O gênero Drosophila é composto por cerca de 15 sub gêneros e cerca de 2000 espécies.

A espécie D. melanogaster foi descrita por Maigen em 1830 e pertence ao subgênero Sophophora , que contém cerca de 150 espécies divididas em 10 subgrupos diferentes, D. melanogaster pertencente ao subgrupo melanogaster .

Genética e cariótipo

O cariótipo é o conjunto de cromossomos que cada célula individual apresenta, após o processo no qual pares homólogos de cromossomos se ligam durante a reprodução celular. Este cariótipo é característico de cada espécie em particular.

O cariótipo Drosophila melanogaster consiste em um par de cromossomos sexuais e três pares de cromossomos autossômicos. Estes últimos são identificados sequencialmente com os números 2-4. O cromossomo 4 é muito menor que o resto de seus parceiros.

Apesar de apresentar um par de cromossomos sexuais, a determinação do sexo nesta espécie é controlada pela relação entre o cromossomo sexual X e os autossomos, e não pelo cromossomo Y, como ocorre em humanos.

Enquanto isso, o genoma é o conjunto de genes contidos nesses cromossomos e na mosca da fruta é representado por cerca de 15.000 genes compostos por 165 milhões de pares de bases.

As bases azotadas no ADN e ARN de seres vivos . No DNA, eles formam pares, devido à conformação em dupla hélice desse composto, ou seja, uma base de uma hélice é emparelhada com uma base na outra hélice da cadeia.

Mutações

Uma mutação pode ser definida como qualquer alteração que ocorra na sequência nucleotídica do DNA. Em Drosophila melanogaster , ocorrem vários tipos de mutações, tanto silenciosas quanto de expressão fenotípica óbvia. Alguns dos mais conhecidos são:

Mutações nas asas

O desenvolvimento das asas em Drosophila melanogaster é codificado pelo cromossomo 2. Mutações nesse cromossomo podem causar o desenvolvimento anormal das asas, seja em tamanho (asas vestigiais) ou em forma (asas encaracoladas ou curvas).

A primeira dessas mutações é recessiva, ou seja, para se manifestar fenotipicamente, o gene mutante deve ser herdado do pai e da mãe simultaneamente. Por outro lado, o gene mutante das asas curvas é dominante, no entanto, só se manifesta quando o portador é heterozigoto, uma vez que os homozigotos não são viáveis.

Também é possível o aparecimento de organismos completamente desprovidos de asas.

Mutações oculares

Os olhos da mosca da fruta normal são vermelhos. Uma mutação no gene que codifica essa cor pode fazer com que ela funcione apenas parcialmente ou não se manifeste.

Quando a mutação afeta parcialmente o gene, é produzida uma quantidade menor que a ordinária de pigmento; Nesse caso, os olhos adquirem uma cor laranja. Pelo contrário, se o gene não funcionar, os olhos ficarão completamente brancos.

Outra mutação ocorre no gene que codifica a informação para o desenvolvimento ocular. Nesse caso, as moscas se desenvolverão até a idade adulta, mas sem olhos.

Desenvolvimento de antena anormal

Mutações no gene que codifica o desenvolvimento das antenas podem eventualmente fazer com que um par de pernas se desenvolva na cabeça, em vez de nas antenas.

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Drosophila melanogaster. Mutação chamada antennapedia, onde as pernas da cabeça crescem, em vez de antenas. Tirada e editada de: toony [CC BY-SA 3.0 (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0)].

Mutações que afetam a coloração corporal

A produção de pigmentos e sua distribuição no corpo é controlada por diferentes genes no Drosophila melanogaster . Uma mutação no cromossomo sexual X pode fazer com que os mutantes sejam incapazes de produzir melanina, para que seu corpo fique amarelo.

Por outro lado, uma mutação no cromossomo autossomo 3 pode afetar a distribuição do pigmento do corpo; nesse caso, o pigmento se acumula em todo o corpo, ficando preto.

Referências

  1. M. Ashburner e TRF Wright (1978). A genética e biologia de Drosophila. Vol. 2a. Imprensa acadêmica
  2. M. Ashburner, KG Golic e RS Hawley (2005). Drosophila : A Laboratory Handbook 2nd edition. Imprensa do laboratório de Cold Spring Harbor.
  3. Drosophila melanogaster . Na Wikipedia Recuperado de en.wikipedia.org.
  4. J. González (2002). Evolução comparativa de elementos cromossômicos no gênero Drosophila . Dissertação de doutorado. Universidade Autônoma de Barcelona, ​​Espanha.
  5. M. Schwentner, DJ Combosch, JP Nelson e G. Giribet (2017). Uma solução filogenômica para a origem dos insetos, resolvendo as relações crustáceo-hexápode. Biologia Atual
  6. S. Yamamoto, M. Jaiswal, W.-L. Chang, T. Gambin, E. Karaca … e HJ Bellen (2015). Um recurso genético de Drosophila de mutantes para estudar mecanismos subjacentes a doenças genéticas humanas. Cell

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