Drosophila melanogaster, känd i allmänhet som fruktflugan, förblir en av de vanligaste modellorganismerna för biomedicinsk vetenskap. I mer än hundra år har den låga kostnaden, snabba generationstiden och utmärkta genetiska verktyg gjort flugan oumbärlig för grundforskning. Tillägget av många molekylära verktyg har gjort det möjligt för modellsystemet att hålla jämna steg med de senaste framstegen. I det här numret ger olika författare exempel på hur Drosophila för närvarande används och vilka riktningar de tror att systemet rör sig i. Från mänsklig sjukdomsmodellering till dissektion av cellulär morfogenes och till beteende och åldrande undersöker denna fråga de nuvarande användningarna av flugor och påverkan av flugforskning på andra modeller.
varför flugan valdes för forskning kan vara svårt att fastställa historiskt, men dess uppkomst till framträdande är väl dokumenterad . Thomas Hunt Morgan använde flugan för att bevisa den kromosomala arvsteorin som visar att den vita genen bodde på X-kromosomen, ett resultat för vilket han fick ett grundligt förtjänat Nobelpris . Han och hans Prot ugug uguis fortsatte sedan med att definiera många av genetikens principer, inklusive effekterna av röntgenstrålar på mutationshastigheter, för vilka Hermann Muller också vann Nobelpriset . Från dessa upptäckter kom genereringen av balanskromosomer, en uppsättning specialiserade kromosomer som förhindrar rekombination genom en serie DNA-inversioner. Dessa verktyg tillåter forskare att upprätthålla komplexa bestånd med flera mutationer på enstaka kromosomer över generationer, ett framsteg som gjorde flugor det främsta genetiska systemet . Genetiska verktyg som dessa ledde till allt mer komplex genetik och mer komplexa problem som åtgärdas. Till exempel vände sig Seymour Benzer, känd för att utarbeta topologin hos gener med bakteriofag, till Drosophila för att studera genernas inflytande på beteende . Hans arbete bidrog starkt till en av de stora debatterna i biologi, nämligen hur mycket gener bidrar till högre hjärnfunktion, ett framsteg som han åstadkom med hjälp av enkla genetiska och komplexa mosaikexperiment i kombination med smarta analyser för att observera intressanta förändringar i beteende. den moderna eran av Drosophila-forskning tog verkligen fart när embryot analyserades på djupet för gener som var involverade i dess utveckling . Detta arbete lanserade många områden av utvecklingsbiologi och ledde till ett annat Drosophila Nobelpris . Den grundläggande upptäckten var att diskreta gener reglerade olika aspekter av utvecklingen. Många av dessa gener visade sig vara homologa med de som var involverade i mänsklig utveckling och sjukdom. Dessa gener hade bevarats under miljontals år av evolution och kunde studeras enkelt och snabbt i flugor. Detta ledde till en boom i fältet, eftersom fler och fler forskare såg Flugornas potential för att ställa grundläggande och tillämpade frågor och till utvecklingen av allt smartare molekylära verktyg för att ta itu med dessa frågor. Till exempel användes kemisk mutagenes i många år för att generera nya mutationer som screenades för intressanta fenotyper, följt av noggrann genetisk kartläggning, en kromosomvandling och slutligen genkloning . För närvarande tillämpas MiMIC transposon-systemet för att rikta alla gener i Drosophila-genomet, vilket ger nollmutationer och en plattform för att landa proteinmärkning, genuttrycksspårning och många andra funktioner genom en exon-swapping-metod . Dessa , i samband med CRISPR/Cas9 knockout/knockin och överuttrycksstrategier, tillåter inaktivering, märkning och överuttryck av vilken gen som helst i genomet inom några veckor efter att ett projekt startat. Med hjälp av detta tillvägagångssätt kan någon gen eller till och med allel relaterad till mänsklig sjukdom studeras i flugor. Faktum är att dessa tillvägagångssätt, och många andra, har satts ihop i en genetisk verktygslåda för att testa mänskliga sjukdomsgener i Drosophila . när forskningsbudgetarna krymper i reala termer är det lätt att förbise grundforskning i ett så abstrakt och irriterande djur som fruktflugan. Modellorganismforskning kan vara ett enkelt mål för ett snabbt skämt av en politiker eller journalist, och det är mycket lättare att motivera forskningsutgifter på människor eller mänskliga härledda material, eftersom ”översättning” är mycket tydligare i sådana studier. Men mänskliga studier är enormt dyra och mycket långsamma, vilket gör att modellorganismforskning är det bästa, billigaste sättet att studera något mer komplext. I denna fråga kommer författarna att undersöka den senaste utvecklingen inom flugforskning och jämföra dem med de senaste framstegen inom andra modellorganismer. Detta fält förblir levande och spännande, med laboratorier som använder flugor i läkemedelsupptäckt, bioengineering, regenerativ biologi och medicin. Framtiden för modellorganismforskning är ljus.