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蒼蠅不能抗癌,但是它們很好玩啊!

愚人節那天,我們提出了「吃蒼蠅抗癌」這一搞笑理論。果蠅雖然不能抗癌,但也是非常神奇的生命。這次我們就來說說拿下5個諾貝爾獎的果蠅。

1.摩爾根的果蠅可不止那隻抖擻精神的白眼果蠅

摩爾根可以說是讓果蠅成為生物學模式物種的關鍵人物。摩爾根在1908年開始和他的學生一起研究果蠅。兩年後,他們得到了一些突變的個體,其中最著名的要屬那隻白眼果蠅了。生物課本里是這麼記載的:

大約在1910年5月,在摩爾根實驗室中誕生了一隻白眼雄果蠅,而他的兄弟姐妹的眼睛都是紅色的。很明顯,這是一隻變異個體,他註定要成為科學史上著名的動物。但這隻果蠅卻很虛弱。在自己的第三個孩子出生時,摩爾根趕到醫院,他妻子的第一句話竟是:「那隻白眼果蠅怎麼樣了?」摩爾根的第三個孩子長得很好,但那隻果蠅卻很虛弱。摩爾根晚上把他帶回家中,讓他呆在床邊的一個瓶子里,白天又把他帶回實驗室。在臨死前,這隻白眼果蠅抖擻精神,與一隻紅眼果蠅交配,把突變基因傳了下來。

這裡就要說說當時的背景了。現在我們知道,真核生物大部分基因是存在於染色體上的。但是對於當時的科學家來說這很難被驗證。當時孟德爾遺傳定律已經廣為人知,而且人們也已經經通過顯微鏡觀察到了減數分裂時的染色體。染色體的分離與結合似乎符合孟德爾的定律,於是有人就猜測,基因可能在染色體上。不過一個生物基因那麼多,染色體那麼少,怎麼可能一一對應呢?。在當時,大部分人認為基因不可能在染色體上。

白眼果蠅的雜交實驗讓摩爾根發現白眼這一性狀的遺傳規律和性別相關。不過這還只是個開始:摩爾根和他的學生後來在果蠅上發現了許許多多性染色和常染色體突變(不過他們當時不能確定這些基因在染色體上)。經過一系列的實驗他們證明了基因是以一個線性的方式排列在染色體上。他們甚至還做出了果蠅基因在染色體上的排列圖譜,在當時是十分了不起的成就。1933年,摩爾根因為他對染色體基因的研究獨攬了當年的諾貝爾生理學或醫學獎。

順帶一提,摩爾根當時選果蠅的一個原因是:沒錢。他需要一種能不佔太多資源,短時間內能大量繁殖的物種(時間證明了這是一個不錯的選擇)。當時他還特意做香蕉泥給果蠅吃呢!

2.在實驗室里給果蠅喂什麼?不是水果哦!

果蠅屬的學名是Drosophila,在拉丁文里是「愛露水」的意思,可能是因為它喜歡植物的液體。在中文裡,顧名思義,果蠅喜歡水果。摩爾根最早也是用香蕉喂果蠅。但是現在實驗室里的果蠅吃的可不是水果,而是酵母。

果蠅看似喜歡水果,但他們真正的目標是水果上的微生物。在過去,人們看不到微生物,認為果蠅喜歡水果或者植物液體也情有可原。在今天,實驗室里給果蠅的食物就是超市裡買的麵包酵母,(喂幼蟲時還會添加蘋果汁,也是超市買的)。

實驗室里喂果蠅吃的酵母

果蠅雖然以酵母為食,但它們也幫助酵母的繁衍。在果蠅進食酵母的時候,它們的腳上也會沾上酵母。在它們飛至別處時,它們就將原本無法移動的酵母帶到了新的地方。在這裡,果蠅可以說是充當了播種者的角色。

不僅如此,果蠅還是挑剔的食客。如果酵母不夠「香」,它才不會來光臨,更別說幫忙傳播了。在一項實驗中。能散發香味的酵母比不能散發香味的酵母傳播速度快得多。看來果蠅也懂酒香呢。

在果蠅的幫助下,能產生香味的酵母(綠色)比不能產生香味的酵母(紅色)擴散得更快。圖片:Christiaens et al.

3. 給果蠅基因命名得科學家腦洞都不小

基因學裡流傳著這樣一個「竅門」。看到一個基因時,如果它很具有系統性,如Cdc28(全稱Cell Division Cycle,意為細胞分裂周期),那麼它很有可能是在酵母中被發現的。如果它一看就放飛想像取的,比如hedgehog(刺蝟),那麼它很有可能是在果蠅中被發現的。

果蠅學家一向喜歡給基因取奇怪的名字,除了前面說的「刺蝟」,下面還有一些腦洞大開的:

roadkill:馬路殺手

scribbled:亂塗亂畫

ken and barbie:芭比娃娃里的一對情侶

Van Gogh:梵高

這些僅僅是奇葩的果蠅基因名字中的寥寥幾個。這些名字大多和基因本身沒有直接關聯,一般出於發現者主觀的聯想。不過也有一些直接說明功能的,比如說控制晝夜節律的關鍵基因timeless(失去後無法感受時間)和period(周期)。

對了,「刺蝟」基因的發現者和研究者在1995年獲得了諾貝爾生理學或醫學獎。在哺乳動物中,人們也發現了類似的基因,並被將它們命名為desert hedgehog(沙漠刺蝟),indian hedgehog(印度刺蝟),以及sonic hedgehog(音速刺蝟索尼克,沒錯,就是電子遊戲里的那個)。這腦洞真是越開越大了!

參考資料:

https://www.nobelprize.org/nobel_prizes/medicine/laureates/1933/morgan-article.html

Christiaens, 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/

蝦說

Time flies like an arrow; fruit flies like a banana.


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