Drosophila melanogaster, joka tunnetaan puhekielessä nimellä hedelmäkärpänen, on edelleen yksi yleisimmin käytetyistä biolääketieteen malliorganismeista. Edullinen hinta, nopea sukupolvenvaihdosaika ja erinomaiset geenivälineet ovat tehneet kärpäsestä korvaamattoman perustutkimukselle jo yli sadan vuoden ajan. Lukuisten molekyylityökalujen lisääminen on mahdollistanut mallijärjestelmän pysymisen uusimpien edistysaskelten tasalla. Tässä numerossa eri kirjoittajat tarjoavat esimerkkejä siitä, miten Drosophila on tällä hetkellä käytössä, ja mihin suuntiin he uskovat järjestelmän liikkuvan. Ihmisen sairauksien mallinnuksesta solujen morfogeneesin leikkelyyn ja käyttäytymiseen ja ikääntymiseen tässä numerossa tarkastellaan kärpästen nykyisiä käyttötarkoituksia ja kärpästutkimuksen vaikutusta muihin malleihin.
se, miksi Kärpänen valittiin tutkimukseen, voi osoittautua historiallisesti vaikeaksi selvittää, mutta sen nousu kuuluisuuteen on hyvin dokumentoitu . Thomas Hunt Morgan käytti kärpästä todistaakseen kromosomiteorian periytymisestä osoittaen, että valkoinen geeni asui X-kromosomissa, mistä löydöstä hän sai täysin ansaitun Nobelin palkinnon . Tämän jälkeen hän ja hänen suojattinsa ryhtyivät määrittelemään monia genetiikan periaatteita, kuten röntgensäteiden vaikutusta mutaationopeuksiin, mistä Hermann Muller sai myös Nobelin palkinnon . Näistä löydöistä syntyi tasapainotuskromosomien sukupolvi, joukko erikoistuneita kromosomeja, jotka estävät rekombinaation DNA: n inversioiden sarjan kautta. Näiden työkalujen avulla tutkijat voivat ylläpitää monimutkaisia kantoja, joissa on useita mutaatioita yksittäisissä kromosomeissa sukupolvien aikana, edistysaskel, joka teki kärpäsistä johtavan geneettisen järjestelmän . Tällaiset geneettiset välineet johtivat yhä monimutkaisempaan genetiikkaan ja monimutkaisempiin ongelmiin puuttumiseen. Esimerkiksi Seymour Benzer, joka tunnetaan geenien topologian selvittämisestä bakteriofagin avulla, kääntyi Drosophilan puoleen tutkiakseen geenien vaikutusta käyttäytymiseen . Hänen työnsä suuresti myötävaikuttanut yksi suurista keskusteluista biologian, nimittäin kuinka paljon geenit edistävät korkeampaa aivotoimintaa, etukäteen hän saavuttaa käyttämällä yksinkertaisia geneettisiä ja monimutkaisia mosaiikki kokeita yhdistettynä fiksu määrityksiä tarkkailla mielenkiintoisia muutoksia käyttäytymiseen.
Moderni Drosophila-tutkimuksen aikakausi lähti toden teolla käyntiin, kun alkiosta analysoitiin perusteellisesti sen kehitykseen osallistuvia geenejä . Tämä työ käynnisti monia kehitysbiologian aloja ja johti toiseen Drosophila Nobel-palkintoon . Peruslöydös oli, että diskreetit geenit säätelivät kehityksen eri osa-alueita. Monet näistä geeneistä osoittautuivat homologisiksi niille, jotka osallistuvat ihmisen kehitykseen ja sairauksiin. Nämä geenit olivat säilyneet miljoonien vuosien evoluution aikana, ja niitä voitiin tutkia kärpäsissä helposti ja nopeasti. Tämä johti alan nousukauteen, kun yhä useammat tutkijat näkivät kärpästen potentiaalin kysellä perus-ja soveltavia kysymyksiä, ja näiden kysymysten ratkaisemiseen kehitettiin yhä älykkäämpiä molekyylityökaluja. Esimerkiksi kemiallista mutageneesiä käytettiin useiden vuosien ajan uusien mutaatioiden tuottamiseen, joista seulottiin kiinnostavia fenotyyppejä, minkä jälkeen seurasi huolellinen geenikartoitus, kromosomikävely ja lopulta geenien Kloonaus . Tällä hetkellä MiMIC transposon-järjestelmää sovelletaan kohdistamaan kaikki Drosophilan genomin geenit, tarjoamalla null-mutaatioita ja Alustan proteiinien merkitsemiseen, geeniekspression seurantaan ja moniin muihin toimintoihin eksoninvaihtomenetelmällä . Nämä yhdessä CRISPR / Cas9 knockout / knockin – ja yli-ilmentymisstrategioiden kanssa mahdollistavat minkä tahansa genomissa olevan geenin inaktivoinnin, merkitsemisen ja yli-ilmentymisen viikkojen kuluessa projektin aloittamisesta. Tätä lähestymistapaa käyttäen kärpäsistä voidaan tutkia mitä tahansa ihmisen sairauteen liittyvää geeniä tai jopa alleelia. Itse asiassa nämä lähestymistavat, ja monet muut, on koottu geneettinen työkalupakki testata ihmisen taudin geenejä Drosophila .
tutkimusbudjettien kutistuessa reaalisesti on helppo sivuuttaa perustutkimus niinkin abstraktissa ja ärsyttävässä eläimessä kuin hedelmäkärpäsessä. Malliorganismitutkimus voi olla helppo kohde poliitikon tai toimittajan nopealle vitsille, ja tutkimusmenoja on paljon helpompi perustella ihmisillä tai ihmisperäisillä materiaaleilla, koska ”kääntäminen” on paljon selvempää tällaisissa tutkimuksissa. Ihmistutkimukset ovat kuitenkin valtavan kalliita ja hyvin hitaita, jolloin malliorganismitutkimus on paras, halvin tapa tutkia mitään monimutkaisempaa. Tässä numerossa kirjoittajat tarkastelevat kärpästutkimuksen viimeaikaista kehitystä ja vertaavat sitä muiden malliorganismien viimeaikaiseen kehitykseen. Tämä ala on edelleen elinvoimainen ja jännittävä, laboratoriot käyttävät kärpäsiä huumeiden löytö, biotekniikka, regeneratiivinen biologia, ja lääketiede. Malliorganismitutkimuksen tulevaisuus on valoisa.