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随处可见的果蝇凭什么帮助科学家拿下六次诺贝尔奖?

发布时间:2019-04-20 17:45 浏览:4995
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提起果蝇,想必大家都不陌生,

它们平时爱在水果上飞来飞去,

时不时还给我们制造些“意外惊喜”

↓  ↓  ↓


一不小心吃出的果蝇幼虫

而且果蝇也是高中生物考试中

让无数童靴抓耳挠腮的难点题型。

比如,下面这道


(2014·上海卷·9)果蝇的长翅(VG)对残翅(Vg)为显性。在一个由600只长翅果蝇和400只残翅果蝇组成的种群中,若杂合子占所有个体的40%,那么隐性基因v在该种群内的基因频率为      

A.20%                B.40%                   C.60%                  D.80%


答案就请大家自行计算。。。。。。


即便果蝇在现实生活中给许多人带去了困扰,但我们也不得不承认,它们确实为科学研究做出了很大的贡献,毕竟科学家们因为对果蝇的突破性研究而获得了六次诺贝尔奖。


+ 诺 贝 尔 奖 背 后 的 “ 功 臣 ” +



© Francisco Romero Ferrero/ Wikimedia Commons


托马斯·亨特·摩尔根在对黑腹果蝇遗传突变的研究中,首次确认了染色体是基因的载体,还找出了多个突变基因在染色体上的分布位置,因此获得 1933 年诺贝尔生理医学或医学奖。


来源:zh.wikipedia.org


托马斯·亨特·摩尔根(Thomas Hunt Morgan,1866年-1945年是美国进化生物学家、遗传学家和胚胎学家,被称为现代遗传学之父。他提出的连锁与交换定律与孟德尔提出的分离定律和自由组合定律共同组成了遗传学三大基本定律。


1946年,赫尔曼·约瑟夫·穆勒因为发现 X 射线诱导可以产生突变而获得诺贝尔生理学或医学奖,成为继摩尔根之后获得诺贝尔奖的第二位遗传学家。


来源:Encyclop?dia Britannica


赫尔曼·约瑟夫·穆勒(Hermann Joseph Muller,1890年-1967年是 20 世纪最有影响力的遗传学家之一,在他的职业生涯中,他发表了 300 多篇关于遗传学的专业文章。他在学生期间,曾进入摩尔根的实验室进行研究,帮助摩尔根建立了经典遗传学。


1995年,诺贝尔医学或生理学奖授予了三位果蝇发育基因的研究者,他们发现了控制早期胚胎发育的重要遗传机理,并利用果蝇作为实验材料,发现了同样适用于高等有机体(包括人)的遗传机理。



从左至右分别为爱德华·刘易斯(Edward B Lewis,美国)、克里斯蒂安·努斯莱恩·沃尔哈德(Christiane Nusslein Volhard,德国)以及瑞克·威斯乔斯(Eric F Wieschaus,美国)


2004年,美国医学科学家理查德·阿克塞尔(Richard Axel)由于在嗅觉方面的卓越研究琳达·巴克(Linda Buck)一起获得诺贝尔生理学或医学奖。




由于果蝇的早期嗅觉系统与小鼠的嗅觉系统非常相似,所以他们的实验主要研究对象为模式生物——小鼠和果蝇。


2011年,朱尔斯·霍夫曼(Jules A. Hoffmann)和布鲁斯·博伊特勒(Bruce Beutler)因发现如何激活先天免疫而获得诺贝尔生理学或医学奖。其中,朱尔斯·霍夫曼通过研究具有突变的果蝇,证明了 Toll 基因在果蝇的免疫防御中发挥重要作用。




2017年的诺贝尔生理学或医学奖授予三位科学家——杰弗里·霍尔 (Jeffrey C. Hall )、迈克尔·罗斯巴什(Michael Rosbash)和迈克尔·扬(Michael W. Young),以表彰他们发现控制昼夜节律的分子机制。



© Jonathan Nackstrand


他们花费30年时间,以果蝇作为生物模型,分离出了一个控制生物正常昼夜节律的基因。而果蝇中所发现的昼夜节律的基本机制,也适用于包括人类在内的其它生物。


另外,还有一些诺贝尔奖诞生的背后也有果蝇的贡献,只不过在这些奖项中,它们只是“配角”。




1958年,乔治·威尔斯·比德尔(George Wells Beadle,1903年-1989年)和爱德华·劳瑞·塔图姆(Edward Lawrie Tatum,1909年-1975年)在对玉米、果蝇和真菌的研究中发现了基因受到特定化学过程的调控而获得诺贝尔生理学或医学奖。不过,他们的关键实验材料是粉色面包霉菌。


谁能想到小小的果蝇竟然有如此多的科学成就,那它们身上究竟有什么“魅力”让科学家如此青睐?


+ 得 天 独 厚 的 果 蝇 +





果蝇属于双翅目果蝇科,目前,全世界已知 4000 多种,我国已知 600 多种。它们体型小巧,大概 2~3 mm,身体淡黄至黄褐色,大都具有硕大的红色复眼。




其中,最为出名的就是黑腹果蝇Drosophila melanogaster,它是一种原产于热带或亚热带的蝇种,如今已经和人类一样广布于全世界。


而且黑腹果蝇和酵母菌、拟南芥、小白鼠一样,都是科学研究的模式生物,堪称“科研劳模”。




随处可见的黑腹果蝇非常好养活,一些腐烂的水果或者简单配制的培养基就足够它们生存,而且个头小巧的它们对空间要求也很低,一个试管或者锥形瓶就完全可以满足,真是省钱省地又省力。





而且黑腹果蝇繁殖速度快,生活史短,从卵到成虫一般只需要两周时间,相比于其它实验动物来说,可以节约不少饲养时间。




除此之外,黑腹果蝇的基因组只有四对染色体,这也意味着操纵和研究基因的功能以及理解它们之间的相互作用要容易得多。




另外,黑腹果蝇的基因有很高的突变率,它们有着很多突变性状可以研究,比如复眼颜色变化,翅的类型变化......



更加让人惊喜的是,在科学家完成对黑腹果蝇的全部基因测序后发现,部分基因与人类的基因有着惊人的相似。其中,一些人类疾病基因可以在黑腹果蝇中找到匹配,如阿尔茨海默氏症、自闭症、糖尿病和癌症等。





由此看来,果蝇提供了一种廉价、快速的途径来理解复杂的生物学问题,然后将其转化为医学应用,进而为人类提供帮助。


这么厉害的果蝇,怎么能不给点个赞?



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