Drosophila melanogaster, umgangssprachlich als Fruchtfliege bekannt, bleibt einer der am häufigsten verwendeten Modellorganismen für die biomedizinische Wissenschaft. Seit mehr als hundert Jahren machen die niedrigen Kosten, die schnelle Generationszeit und die hervorragenden genetischen Werkzeuge die Fliege für die Grundlagenforschung unverzichtbar. Die Hinzufügung zahlreicher molekularer Werkzeuge hat es dem Modellsystem ermöglicht, mit den neuesten Fortschritten Schritt zu halten. In dieser Ausgabe geben verschiedene Autoren Beispiele dafür, wie Drosophila derzeit verwendet wird und in welche Richtungen sich das System ihrer Meinung nach bewegt. Von der Modellierung menschlicher Krankheiten über die Dissektion zellulärer Morphogenese bis hin zu Verhalten und Altern untersucht diese Ausgabe die aktuelle Verwendung von Fliegen und den Einfluss der Fliegenforschung auf andere Modelle.
Warum die Fliege für die Forschung ausgewählt wurde, mag sich historisch als schwierig herausstellen, aber ihr Aufstieg zur Bekanntheit ist gut dokumentiert . Thomas Hunt Morgan benutzte die Fliege, um die Chromosomentheorie der Vererbung zu beweisen, die zeigte, dass das weiße Gen auf dem X-Chromosom residierte, ein Befund, für den er einen wohlverdienten Nobelpreis erhielt . Er und seine Protegés definierten dann viele der Prinzipien der Genetik, einschließlich der Auswirkungen von Röntgenstrahlen auf Mutationsraten, für die Hermann Müller auch den Nobelpreis erhielt . Aus diesen Entdeckungen ging die Erzeugung von Balancer-Chromosomen hervor, einem Satz spezialisierter Chromosomen, die die Rekombination durch eine Reihe von DNA-Inversionen verhindern. Diese Werkzeuge ermöglichen es Forschern, komplexe Bestände mit mehreren Mutationen auf einzelnen Chromosomen über Generationen hinweg zu erhalten, ein Fortschritt, der Fliegen zum führenden genetischen System machte . Genetische Werkzeuge wie diese führten zu einer immer komplexeren Genetik und komplexeren Problemen. Zum Beispiel wandte sich Seymour Benzer, der für die Topologie von Genen mit Bakteriophagen bekannt war, an Drosophila, um den Einfluss von Genen auf das Verhalten zu untersuchen . Seine Arbeit trug wesentlich zu einer der großen Debatten in der Biologie bei, nämlich wie viel Gene zu einer höheren Gehirnfunktion beitragen, ein Fortschritt, den er mit einfachen genetischen und komplexen Mosaikexperimenten in Verbindung mit cleveren Assays erzielte, um interessante Verhaltensänderungen zu beobachten. Die moderne Ära der Drosophila-Forschung begann wirklich, als der Embryo eingehend auf Gene untersucht wurde, die an seiner Entwicklung beteiligt waren . Diese Arbeit brachte viele Bereiche der Entwicklungsbiologie auf den Weg und führte zu einem weiteren Drosophila-Nobelpreis . Die grundlegende Entdeckung war, dass diskrete Gene verschiedene Aspekte der Entwicklung regulierten. Viele dieser Gene erwiesen sich als homolog zu denen, die an der menschlichen Entwicklung und Krankheit beteiligt sind. Diese Gene waren über Millionen von Jahren der Evolution konserviert worden und konnten leicht und schnell in Fliegen untersucht werden. Dies führte zu einem Boom auf dem Gebiet, da immer mehr Forscher das Potenzial von Fliegen sahen, grundlegende und angewandte Fragen zu stellen, und zur Entwicklung immer klügerer molekularer Werkzeuge, um diese Fragen zu beantworten. Zum Beispiel wurde die chemische Mutagenese viele Jahre lang verwendet, um neue Mutationen zu erzeugen, die auf interessante Phänotypen untersucht wurden, gefolgt von einer sorgfältigen genetischen Kartierung, einem Chromosomenweg und schließlich dem Klonen von Genen . Derzeit wird das mimische Transposon-System angewendet, um auf alle Gene im Drosophila-Genom abzuzielen, und bietet Nullmutationen und eine Plattform, um Protein-Tagging, Genexpressionsverfolgung und viele andere Funktionen durch einen Exon-Swapping-Ansatz zu ermöglichen . Diese ermöglichen in Verbindung mit CRISPR / Cas9-Knockout / Knockin- und Überexpressionsstrategien die Inaktivierung, Markierung und Überexpression eines beliebigen Gens im Genom innerhalb von Wochen nach Projektbeginn. Mit diesem Ansatz kann jedes Gen oder sogar Allel, das mit menschlichen Krankheiten zusammenhängt, in Fliegen untersucht werden. Tatsächlich wurden diese und viele andere Ansätze zu einem genetischen Toolkit zusammengefasst, um menschliche Krankheitsgene in Drosophila zu testen .
Da die Forschungsbudgets real schrumpfen, ist es leicht, die Grundlagenforschung an einem so abstrakten und nervigen Tier wie der Fruchtfliege zu übersehen. Die Modellorganismusforschung kann ein leichtes Ziel für einen schnellen Witz eines Politikers oder Journalisten sein, und es ist viel einfacher, Forschungsausgaben für Menschen oder von Menschen abgeleitete Materialien zu rechtfertigen, da die „Übersetzung“ in solchen Studien viel offensichtlicher ist. Studien am Menschen sind jedoch enorm teuer und sehr langsam, so dass die Modellorganismus-Forschung die beste und billigste Möglichkeit ist, etwas Komplexeres zu untersuchen. In dieser Ausgabe werden die Autoren die jüngsten Entwicklungen in der Fliegenforschung untersuchen und sie mit den jüngsten Fortschritten in anderen Modellorganismen vergleichen. Dieses Feld bleibt lebendig und aufregend, mit Labors, die Fliegen in der Wirkstoffforschung, Biotechnik, regenerative Biologie und Medizin verwenden. Die Zukunft der Modellorganismus-Forschung ist vielversprechend.