آشنایی با مگس سرکه (Drosophila melanogaster) به عنوان یک مدل آزمایشگاهی
ساعت ۱٠:٤٤ ‎ب.ظ روز ۱۳۸٩/۸/٥  کلمات کلیدی: مگس سرکه ، drosophila ، melanogaster

آشنایی با مگس سرکه (Drosophila melanogaster) 

به عنوان یک مدل آزمایشگاهی

مگس سرکه که نام علمی آن Drosophila melanogaster است از نظر طبقهبندی جزو کلاس حشرات[1]، راسته دوبالان[2]، از خانواده Drosophilidae، جنس Drosophila و گونه Melanogaster میباشد.



[1] Insecta

[2] Diptera

 


مگس سرکه در همه محیط‌های جغرافیایی، بجز نواحی قطبی یافت می‌شود. محیط طبیعی زندگی مگس سرکه نواحی گرمسیری[1] است؛ اما، این مگس در سایر نقاط کره زمین (کوهها، جنگلها، چمنزارها و اطراف جویبارها) نیز یافت می‌شود. زیستگاه[2] مگس سرکه رنج وسیعی داشته ولی محل اصلی زندگی آن در نواحی گرمسیری می‌باشد و غالبا در انبارهای منازل در اطراف خمرههای سرکه و ترشی یافت میشود. با این وجود، این مگس نواحی با دمای متفاوت را تحمل می‌کند.

تنها عوامل محدودکننده حیات این مگس، دمای محیط و رطوبت است. نام علمی این مگس یعنی Drosophila به مفهوم عاشق شبنم (lover of dew) می‌باشد و علت این نامگذاری این است که، این مگس دوستدار نواحی مرطوب برای زندگی است. رشد و نمو این گونه وابسته به دما بوده و مگسهای بالغ قادر به تحمل دماهای خیلی کم[3] نمیباشند. در شرایط آب و هوایی سرد، معمولا مواد غذایی نیز کم یافت میشود و درنتیجه، مگس سرکه در دمای پایین دوام نمیآورد. درجه حرارت مناسب برای رشد آن 25 درجه سلسیوس بوده و نگهداری این مگس در دمای پایین (10 درجه سلسیوس) منجر به افزایش طول چرخه زندگی آن میشود. کوتاهترین زمان برای چرخه زندگی مگس سرکه (7 روز) در دمای 28 درجه سلسیوس میباشد؛ اما، در شرایط ایدهآل (دمای 25 درجه سلسیوس) طول چرخه زندگی مگس سرکه 5/8 روز خواهد بود. در طولانیترین حالت نیز طول این چرخه به 19 روز در دمای 18 درجه سلسیوس و بیش از 50 روز در دمای 12 درجه سلسیوس میرسد.

در شرایط شلوغ بودن محیط (یعنی تعداد زیاد مگسها در یک لوله آزمایش) زمان تکامل مگسها افزایش مییابد؛ و این درحالیست که، مگسهای خارج شده از تخم اندازه کوچکتری خواهند داشت.

مگس ماده به دفعات (تا پنج مرتبه) و هر مرتبه تقریبا 400 تخم (شکل 1) میگذارد و از این تخمها، که حدود 5/0 میلیمتر طول دارند، بعد از 12 الی 15 ساعت، لاروهای جدید سر بر میآورند. لاروها در طی چهار روز (در دمای 25 درجه سلسیوس) رشد کرده و دو بار پوست اندازی میکنند تا از لارو اینستار 1 به لاروهای اینستار 2 و 3، بترتیب، تبدیل شوند. در این مدت، لاروها از میکروارگانیسمهایی که موجب تجزیه مواد غذایی میشوند، تغذیه میکنند. سپس، لاروها به صورت یک کپسول درمیآیندکه پوپا (Pupa) نام داشته و چهار روز دیگر را در این کپسول طی میکنند. در طی این چهار روز، لارو دچار دگردیسی (Metamorphosis) شده، تا تبدیل به مگس بالغ گردد (شکل 2).

 

اهمیت مگس سرکه به عنوان مدل آزمایشگاهی

1.       دسترسی و نگهداری و پرورش این حشره در شرایط آزمایشگاهی آسان بوده و هزینه زیادی در بر ندارد.

2.       دوره تکامل لاروی مگسسرکه کوتاه بوده و در مدت 10 روز در دمای محیط، نسل جدیدی از آن بوجود میآید.

شکل 1: تخم مگس سرکه. تخم مگس سرکه بیضوی بوده و توسط لایه مقاومی(Chrion) پوشیده شده است.در انتهای تخم دو زائده بنام Wing قرار دارد. این زوائد که انتهای آنها پهن و قاشق مانند است، مانع فرورفتن لارو بداخل محیط کشت میشوند.

 

 

3.       مگسهای ماده در دوران زندگی به دفعات متعدد، تخمریزی نموده (100 تخم در روز) و تعداد تخمها در هر دوره نسبتا زیاد (شاید 2000 عدد در دوران زندگی) است.

4.       مگسهای نر و ماده به راحتی قابل تشخیص بوده و ویرجینگیری در این حشره راحت میباشد.

5.       با در نظر گرفتن تعداد کروموزومها (چهار جفت) مطالعه صفات نسبت به سایر موجودات آسانتر است.

6.       باندهای موجود در کروموزومهای پلیتن لارو مگس سرکه مطالعه اکثر پدیدههای کروموزومی نظیر وازگونیها، حذفها و جابجاییها را ممکن میسازد.

7.       مگسهای نر نوترکیبی میوزی نداشته و بنابراین، مطالعات ژنتیکی در آنها راحتتر است.

8.       کل نقشه ژنتیکی آن مشخص شده و در دسترس است.

 

 

شکل 2: سیکل زندگی مگس سرکه. برای توضیحات بیشتر به متن مراجعه کنید.

مطالعه مورفولوژی مگس سرکه

1.       مورفولوژی لارو:  لارو یک مگس سرکه، کرمی شکل ، بندبند و سفیدرنگ بوده و در ناحیه سر، قلابهای آروارهای سیاهرنگ دیده میشود. تنفس لارو از طریق لوله تنفسی بوده و از این جهت دارای یک عضو هواگیری است. چون پوشش حشرات فاقد خاصیت ارتجاعی است، لارو جوان برای رسیدن به اندازه نهایی و تا زمان بلوغ بصورت منظم پوستاندازی[4] میکند. در این حالت، کوتیکول قدیمی میافتد و به جای آن کوتیکول جوان ظاهر میشود. در دو مرحله مشخص، به موازات پوستاندازی، تخریب و ازهمپاشیدگی زوائد دهانی روی میدهد. بین دو پوست اندازی لارو را اینستار[5] میگوییم. اولین اینستار، از زمان خروج لارو از تخم (Hatching) تا پوستاندازی نخستین اطلاق میشود. بعد از دومین پوستاندازی، اینستار سوم آغاز شده و در همین اینستار است که لارو برای پوپا شدن آماده میشود. قبل از این مرحله لارو از درون محیط کشت به طرف مکانهای خشک خزیده و حرکت میکند و سپس متوقف میشود. عضو تنفسی آن تغییر یافته، بدن لارو کوچکتر شده و کوتیکول آن سخت و قهوهای رنگ میشود (شکل2).

2.       مورفولوژی مگس بالغ: مگسهای نر کمی کوچکتر از مگسهای ماده بوده (شکل3)، ناحیه پشتی آنها رنگ تیرهتری دارد و دارای شانه جنسی (sex comb) بر روی پای خود هستند(شکل4). رنگ بدن مگس سرکه وحشی (Wild type) زردتیره بوده و رنگ چشمهای مرکب، قرمز است.

 

 

                       شکل 3: مگس سرکه نر کوچکتر از ماده بوده و رنگ بدن آن تیره تر است.

 

 

سر در دو طرف چشمهای مرکب قرمز قرار دارد که از 760 اماتید[6] تشکیل شده است. اماتیدها از سلولهای گیرنده نور تشکیل شدهاند که توسط دو دسته سلولهای محافظ و سلولهای حاوی رنگدانه احاطه میشوند. در بالای سر سه عدد چشم ساده وجود دارد. قطعات دهانی از نوع مکنده بوده و دارای خرطوم است. آنتنها[7] و آریستاها[8] که اندامهای حسی جانور به شمار میروند، در جلوی بین دو چشم مرکب واقع شدهاند (شکل5).

                                                            شکل 4: شانه جنسی در مگس سرکه نر

 

 

شکل 5: ساختار سر در مگس سرکه

 

 سینه دارای دو قسمت اصلی است که قابل تشخیص هستند. به سطح شکمی سینه سه جفت پا چسبیده است. پاهای جفت دوم و سوم در هر دو جنس نر و ماده مشابه بوده؛ اما، پای جفت اول در جنس نر دارای یک عضو شانهمانند به نام شانه جنسی[9] است (شکل6). شانه جنسی در منطقه تارسوس [10]پای مگس سرکه نر قرار داشته، عضوی برای جفتگیری به حساب میآید و در حقیقت، حشره نر به کمک شانه جنسی، حشره ماده را نگه میدارد (شکل6).

 

                                               شکل 6: قطعات پای مگس سرکه.

 شکم دارای دو بخش فوقانی و تحتانی است که بخش فوقانی دارای بندهای کیتینی[11] بوده (شکل7) و در جنس نر، دو بند انتهایی شکم، کاملا تیره شدهاند (شکل3). در بخش تحتانی شکم صفحاتی بنام Sternit وجود دارد که تعداد آنها در جنس نر 4 عدد و در جنس ماده 6 عدد میباشد (شکل8). در بخش تحتانی شکم و در منتهی الیه ترژیتها، سوراخهای تنفسی جانور قرار دارند.در انتهاییترین بخش تحتانی شکم، اندام تنفسی قرار گرفته که در جنس ماده ساده بوده و شامل یک صفحه مخرجی[12] و یک صفحه واژینال[13] است (شکل8). در جنس نر، یک کمان جنسی[14] وجود داردو همچنین یک صفحه مخرجی به علاوه یک جفت گیرنده و یک اندام جنسی[15] به آن اضافه میشود (شکل 8).

 

 

شکل 7: نمای شکم مگس سرکه نر از سه جهت

 

 

شکل 8: نمای شکم مگس سرکه نر (سمت راست) و ماده (سمت چپ)

 

 

بالها در مگس سرکه از دو صفحه موازی تشکیل شدهاند که در بین آنها دو رگبال طولی و چهار رگبال عرضی قرار دارد. فواصل بین رگبالها را یک سلول[16] گویند و در محل اتصال بال به بدن، یک زائده کوچک به نام بالچه وجود دارد. عضو تعادلی مگس تحت نام هالتر[17] یا بالانسکننده میباشدکه در زیر بالها و در طرفین سینه قرار گرفته است. تمامی بدن حشره را تارهای ظریفی به نام Bristle پوشانیده است (شکل9).

 


شکل 9: موقعیت Bristels بر روی سر و سینه مگس سرکه. به محل هالترها توجه کنید


برای دانلود این مطلب کلیک کنید




[1] Tropical

[2] Habitat

[3] Cold temperature

[4] Molting

[5] Instar

[6] Ommatidia

[7] Antennae, singular: antenna

[8] Arista

[9] Sex comb

[10] Tarsus

[11] Tergites

[12] Anal plate

[13] Vaginal plate

[14] Genital arch

[15] Penis

[16] Cell

[17] Haltere