苍蝇不能抗癌,但是它们很好玩啊!
愚人节那天,我们提出了“吃苍蝇抗癌”这一搞笑理论。果蝇虽然不能抗癌,但也是非常神奇的生命。这次我们就来说说拿下5个诺贝尔奖的果蝇。
1. 摩尔根的果蝇可不止那只抖擞精神的白眼果蝇
摩尔根可以说是让果蝇成为生物学模式物种的关键人物。摩尔根在1908年开始和他的学生一起研究果蝇。两年后,他们得到了一些突变的个体,其中最著名的要属那只白眼果蝇了。生物课本里是这么记载的:
大约在1910年5月,在摩尔根实验室中诞生了一只白眼雄果蝇,而他的兄弟姐妹的眼睛都是红色的。很明显,这是一只变异个体,他注定要成为科学史上著名的动物。但这只果蝇却很虚弱。在自己的第三个孩子出生时,摩尔根赶到医院,他妻子的第一句话竟是:“那只白眼果蝇怎么样了?”摩尔根的第三个孩子长得很好,但那只果蝇却很虚弱。摩尔根晚上把他带回家中,让他呆在床边的一个瓶子里,白天又把他带回实验室。在临死前,这只白眼果蝇抖擞精神,与一只红眼果蝇交配,把突变基因传了下来。
这里就要说说当时的背景了。现在我们知道,真核生物大部分基因是存在于染色体上的。但是对于当时的科学家来说这很难被验证。当时孟德尔遗传定律已经广为人知,而且人们也已经经通过显微镜观察到了减数分裂时的染色体。染色体的分离与结合似乎符合孟德尔的定律,于是有人就猜测,基因可能在染色体上。不过一个生物基因那么多,染色体那么少,怎么可能一一对应呢?。在当时,大部分人认为基因不可能在染色体上。
白眼果蝇的杂交实验让摩尔根发现白眼这一性状的遗传规律和性别相关。不过这还只是个开始:摩尔根和他的学生后来在果蝇上发现了许许多多性染色和常染色体突变(不过他们当时不能确定这些基因在染色体上)。经过一系列的实验他们证明了基因是以一个线性的方式排列在染色体上。他们甚至还做出了果蝇基因在染色体上的排列图谱,在当时是十分了不起的成就。1933年,摩尔根因为他对染色体基因的研究独揽了当年的诺贝尔生理学或医学奖。
顺带一提,摩尔根当时选果蝇的一个原因是:没钱。他需要一种能不占太多资源,短时间内能大量繁殖的物种(时间证明了这是一个不错的选择)。当时他还特意做香蕉泥给果蝇吃呢!
2. 在实验室里给果蝇喂什么?不是水果哦!
果蝇属的学名是Drosophila,在拉丁文里是“爱露水”的意思,可能是因为它喜欢植物的液体。在中文里,顾名思义,果蝇喜欢水果。摩尔根最早也是用香蕉喂果蝇。但是现在实验室里的果蝇吃的可不是水果,而是酵母。
果蝇看似喜欢水果,但他们真正的目标是水果上的微生物。在过去,人们看不到微生物,认为果蝇喜欢水果或者植物液体也情有可原。在今天,实验室里给果蝇的食物就是超市里买的面包酵母,(喂幼虫时还会添加苹果汁,也是超市买的)。
实验室里喂果蝇吃的酵母
果蝇虽然以酵母为食,但它们也帮助酵母的繁衍。在果蝇进食酵母的时候,它们的脚上也会沾上酵母。在它们飞至别处时,它们就将原本无法移动的酵母带到了新的地方。在这里,果蝇可以说是充当了播种者的角色。
不仅如此,果蝇还是挑剔的食客。如果酵母不够“香”,它才不会来光临,更别说帮忙传播了。在一项实验中。能散发香味的酵母比不能散发香味的酵母传播速度快得多。看来果蝇也懂酒香呢。
在果蝇的帮助下,能产生香味的酵母(绿色)比不能产生香味的酵母(红色)扩散得更快。图片:Christiaens et al.
3. 给果蝇基因命名得科学家脑洞都不小
基因学里流传着这样一个“窍门”。看到一个基因时,如果它很具有系统性,如Cdc28(全称Cell Division Cycle,意为细胞分裂周期),那么它很有可能是在酵母中被发现的。如果它一看就放飞想象取的,比如hedgehog(刺猬),那么它很有可能是在果蝇中被发现的。
果蝇学家一向喜欢给基因取奇怪的名字,除了前面说的“刺猬”,下面还有一些脑洞大开的:
roadkill:马路杀手
scribbled:乱涂乱画
ken and barbie:芭比娃娃里的一对情侣
Van Gogh:梵高
这些仅仅是奇葩的果蝇基因名字中的寥寥几个。这些名字大多和基因本身没有直接关联,一般出于发现者主观的联想。不过也有一些直接说明功能的,比如说控制昼夜节律的关键基因timeless(失去后无法感受时间)和period(周期)。
对了,“刺猬”基因的发现者和研究者在1995年获得了诺贝尔生理学或医学奖。在哺乳动物中,人们也发现了类似的基因,并被将它们命名为desert hedgehog(沙漠刺猬),indian hedgehog(印度刺猬),以及sonic hedgehog(音速刺猬索尼克,没错,就是电子游戏里的那个)。这脑洞真是越开越大了!
参考资料:
https://www.nobelprize.org/nobel_prizes/medicine/laureates/1933/morgan-article.htmlChristiaens, J., Franco, L., Cools, T., De Meester,L., Michiels, J., Wenseleers, T., Hassan, B., Yaksi, E. and Verstrepen, K.(2014). The Fungal Aroma Gene ATF1 Promotes Dispersal of Yeast Cells throughInsect Vectors. Cell Reports, 9(2), pp.425-432.14 of the Funniest Fruit Fly Gene Names https://bitesizebio.com/23221/14-of-the-funniest-fruit-fly-gene-names/
虾说
Time flies like an arrow; fruit flies like a banana.
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