Drosophila melanogaster, conosciuta colloquialmente come la mosca della frutta, rimane uno degli organismi modello più comunemente usati per la scienza biomedica. Per più di cento anni, il basso costo, il rapido tempo di generazione e gli eccellenti strumenti genetici hanno reso la mosca indispensabile per la ricerca di base. L’aggiunta di numerosi strumenti molecolari ha permesso al sistema modello di tenere il passo con gli ultimi progressi. In questo numero, vari autori forniscono esempi di come la drosophila viene attualmente utilizzata e in quali direzioni pensano che il sistema si stia muovendo. Dalla modellazione della malattia umana alla dissezione della morfogenesi cellulare e al comportamento e all’invecchiamento, questo numero esamina gli usi attuali delle mosche e l’influenza della ricerca sulle mosche su altri modelli.
Perché la mosca è stata scelta per la ricerca può rivelarsi difficile da definire storicamente, ma la sua ascesa alla ribalta è ben documentata . Thomas Hunt Morgan ha usato la mosca per dimostrare la teoria cromosomica dell’ereditarietà mostrando che il gene bianco risiedeva sul cromosoma X, una scoperta per la quale ha ricevuto un premio Nobel completamente meritato . Lui e i suoi protetti hanno poi continuato a definire molti dei principi della genetica, compresi gli effetti dei raggi X sui tassi di mutazione, per i quali Hermann Muller ha anche vinto il premio Nobel . Da queste scoperte è nata la generazione di cromosomi bilanciatori, un insieme di cromosomi specializzati che impediscono la ricombinazione attraverso una serie di inversioni del DNA. Questi strumenti consentono ai ricercatori di mantenere scorte complesse con mutazioni multiple su singoli cromosomi nel corso delle generazioni, un progresso che ha reso mosche il sistema genetico premier . Strumenti genetici come questi hanno portato a una genetica sempre più complessa e problemi più complessi da affrontare. Ad esempio, Seymour Benzer, famoso per aver elaborato la topologia dei geni usando il batteriofago, si rivolse alla Drosophila per studiare l’influenza dei geni sul comportamento . Il suo lavoro ha contribuito notevolmente a uno dei grandi dibattiti in biologia, vale a dire quanto i geni contribuiscono alla funzione cerebrale superiore, un progresso che ha compiuto usando semplici esperimenti genetici e complessi di mosaico accoppiati con saggi intelligenti per osservare interessanti cambiamenti nel comportamento.
L’era moderna della ricerca sulla drosophila è decollata quando l’embrione è stato analizzato in profondità per i geni coinvolti nel suo sviluppo . Questo lavoro ha lanciato molti campi della biologia dello sviluppo e ha portato ad un altro premio Drosophila Nobel . La scoperta di base era che i geni discreti regolavano diversi aspetti dello sviluppo. Molti di questi geni si sono rivelati omologhi a quelli coinvolti nello sviluppo umano e nella malattia. Questi geni erano stati conservati per milioni di anni di evoluzione e potevano essere studiati facilmente e rapidamente nelle mosche. Ciò ha portato ad un boom nel campo come sempre più ricercatori hanno visto il potenziale di mosche per porre domande di base e applicate, e allo sviluppo di strumenti molecolari sempre più intelligenti per affrontare queste domande. Ad esempio, la mutagenesi chimica è stata utilizzata per molti anni per generare nuove mutazioni che sono state sottoposte a screening per fenotipi interessanti, seguite da un’attenta mappatura genetica, una passeggiata cromosomica e infine la clonazione genica . Attualmente, il sistema di trasposone mimico viene applicato per indirizzare tutti i geni nel genoma della Drosophila, fornendo mutazioni nulle e una piattaforma per l’etichettatura delle proteine terrestri, il monitoraggio dell’espressione genica e molte altre funzioni attraverso un approccio di scambio di esoni . Questi, in combinazione con CRISPR/Cas9 knockout/knockin e strategie di sovraespressione, consentono l’inattivazione, tagging, e sovraespressione di qualsiasi gene nel genoma entro settimane di iniziare un progetto. Usando questo approccio, qualsiasi gene o persino allele correlato alla malattia umana può essere studiato nelle mosche. In realtà, questi approcci, e molti altri, sono stati messi insieme in un kit di strumenti genetici per testare i geni delle malattie umane in Drosophila .
Poiché i budget di ricerca si riducono in termini reali, è facile trascurare la ricerca di base in un animale così astratto e fastidioso come la mosca della frutta. La ricerca sull’organismo modello può essere un bersaglio facile per una battuta veloce da parte di un politico o di un giornalista, ed è molto più facile giustificare la spesa per la ricerca sugli esseri umani o sui materiali derivati dall’uomo, poiché la “traduzione” è molto più ovvia in tali studi. Tuttavia, gli studi sull’uomo sono enormemente costosi e molto lenti, lasciando la ricerca sull’organismo modello come il modo migliore e più economico per studiare qualcosa di più complesso. In questo numero, gli autori esploreranno i recenti sviluppi nella ricerca sulla mosca e li confronteranno con i recenti progressi in altri organismi modello. Questo campo rimane vibrante ed eccitante, con laboratori che utilizzano mosche nella scoperta di farmaci, bioingegneria, biologia rigenerativa e medicina. Il futuro per la ricerca sull’organismo modello è luminoso.