黑腹果蠅:模式動物-中文百科頻道

物種介紹

黑腹果蠅(Drosophila melanogaster)是被人類研究得最徹底的生物之一。其名字源于它喜好腐爛的水果以及發酵的果汁。

黑腹果蠅在1830年首次被描述。而它第一次被用作試驗研究對象則要到 1901年，試驗者是動物學家和遺傳學家威廉•恩斯特•卡斯特。他通過對果蠅的種系研究，設法了解多代近親繁殖的結果和取自其中某一代進行雜交所出現的現象。1910年，湯瑪斯•亨特•摩爾根開始在實驗室内培育果蠅并對它進行系統的研究。之後，很多遺傳學家就開始用果蠅作研究，并且取得了很多遺傳學方面的知識，包括這種蠅類基因組裡的基因在染色體上的分布。

分布範圍

黑腹果蠅是一種原産于熱帶或亞熱帶的蠅種。它和人類一樣分布于全世界，并且在人類的居室内過冬。雌性體長2.5毫米, 雄性較之還要小。雄性有深色後肢，可以此來與雌性作區别。

遺傳研究

黑腹果蠅在20世紀前半葉成為動物學家和遺傳學家湯瑪斯•亨特•摩爾根及其學派實驗研究對象。它隻有四對染色體。一對性染色體,通常被記作第一對染色體或者是X-和Y-染色體，和三對常染色體,後者被記作第二，三和四對染色體。第四對染色體很小，所含的基因也很少。果蠅非常合适用于研究，在一個瓶子裡就可以培育大量的果蠅，繁殖速度快。“用半瓶牛奶和一隻開始腐爛的香蕉就夠了，14天就可以得到200隻果蠅”馬田•布克斯在他2002年出版的書Drosophila裡寫道。科學家用果蠅進行了無數次雜交, 其中包括确定了基因裡面的基因連鎖群，它們位于同一基因上面,科學家也因此發現了聯會現象，并且對某些變異進行了描述和研究,例如眼睛顔色有紅變異為白色或者是微型翅膀,這種果蠅喪失了飛行能力。赫爾曼•穆勒是第一位發現倫琴射線對遺傳物質具有的誘變作用。從此射線就被大量使用，以誘發果蠅發生變異。

在2000年對其13.600 基因測序完成。部分基因與人類的基因有驚人的相似。研究發現，在果蠅的遺傳物質裡找到了人類的緻癌基因或者潛在的，在變異情況下參與癌症發生的緻癌基因(Oncogene，一譯癌基因)。

在發育生物學研究方面人類也從果蠅身上獲得了很多知識。早在1900年哈佛大學的教授威廉•卡斯特就首次将果蠅用作胚胎研究的對象。從此果蠅就在這一領域被廣泛采用。20世紀70年代克裡斯蒂安娜•女斯萊-佛哈德開始研究果蠅的發育基因。她從中得知，卵細胞中的四個基因決定了或是監控了受精卵的發育。（參見Hox基因)。1980年她發表了論文“影響黑腹果蠅體節數目和極性的變異”，她也因此獲得了1995年的諾貝爾醫學獎。

優點

黑腹果蠅易于培養和繁殖，經濟。在基因研究方面，果蠅是最常見的研究對象,原因是它14天就可以繁殖一代，隻有四對染色體，還有它可以顯示很多變異。

繁殖發育

雌蠅可以一次産下400個0.5毫米大小的卵，它們有絨毛膜和一層卵黃膜包被。其發育速度受環境溫度影響。在25℃環境下，22小時後幼蟲就會破殼而出, 并且立刻覓食。因為母體會将它們放在腐爛的水果上或其它發酵的有機物上，所以它們的首要食物來源是使水果腐爛的微生物，如酵母和細菌，其次是含糖的水果。幼蟲24小時後就會第一次蛻皮，并且不斷生長，以到達第二幼體發育期。經過三個幼蟲發育階段和四天的蛹期，在25℃下過一天，就會發育為成蟲。

胚胎發育

經過22個小時的發育後的胚胎角質層經過卵細胞受精，精卵細胞核融合後，細胞核很快的連續同步分裂（有絲分裂），但是這些細胞核處在同一細胞膜裡。可以說這是個多核細胞胚胎。人們稱之為“合胞體胚盤”。第七次核裂後，這些細胞核會遊離到細胞膜下。在第九第十次核裂的時候八到十個核開始自行分裂。這些細胞成為生殖細胞，被稱為極細胞。産卵後兩個半小時，合胞體胚盤的細胞膜向内折疊包繞各個細胞核，成為“細胞胚盤”。至此，果蠅胚胎細胞的

第一層單層表皮形成。細胞核也開始轉向非對稱分化。其分化方向與該細胞在胚胎中所處的位置有關。

腹側延長軸的卵裂标志着原腸胚開始形成，在原腸胚種會形成三個胚層：腹側的卵裂形成中胚層。腹溝的前段内陷，形成口道，腹溝的後側内陷則形成肛窩，與後來形成的内胚層分開。胚胎外層的細胞和口道，肛窩末端的細胞内陷形成外胚層。随着胚帶的延長，後段的極細胞開始向胚胎内分裂。器官分化開始，分節現象已經可以看到。在受精大約7.5小時後胚帶開始縮短，結束于背向閉合。受精後22小時，經過一系列的分化發展，幼蟲就會發育形成。

幼蟲發育

幼蟲能在幾天内通過進食從卵體大小（0.5毫米）長到正常形态大小（2.5毫米）。其間蛻皮兩次，所以可以将它的幼體發育分成三個階段。

蛹化

幼蟲之後吐絲自纏成蛹，經過五天的變态發育，最後破蛹而出，成為成蟲。

蛹殼半透明，呈黃褐色，或深黃褐色，長橢圓形。蛹的前端有一呼吸管伸出。