Дрозофила: незаменимый помощник фундаментальной науки

Drosophila melanogaster, плодовая мушка размером с булавочную головку, — один из ключевых модельных организмов современной биомедицинской науки. Она попала в лаборатории более 100 лет назад, когда ученые искали животное для проверки законов Менделя на практике.

Томас Хант Морган и его ученики, используя плодовитую мушку, совершили прорыв: открыли, что гены расположены на хромосомах, как «бусины на нитке». Это открытие принесло Нобелевскую премию 1933 года. Дальнейшие исследования на дрозофиле были отмечены Нобелевскими премиями в 1946, 1995, 2006 и 2011 годах, обогатив генетику, эмбриологию, клеточную биологию и нейробиологию.

Модель для изучения человека

С человеком дрозофила разделяет около 60% генов, кодирующих белки. Исследования на таких модельных организмах, как нематоды, мухи, рыбы и мыши, внесли огромный вклад в понимание нашего тела и борьбу с болезнями.

Ключ к тайнам мозга

Сейчас дрозофила переживает ренессанс в нейробиологии. Её мозг — чудо миниатюризации. Он обрабатывает огромный поток сенсорной информации, управляя полетом, но состоит всего из ~100 000 нейронов (против ~100 миллиардов у человека).

Это малое количество клеток — ключевое преимущество для картирования. Идут масштабные работы по маркировке и каталогизации каждого нейрона. В сочетании с богатейшей генетической информацией это позволяет проводить мощные эксперименты: изменять «программное обеспечение» (геном), чтобы предсказуемо менять «аппаратную часть» (нейронные цепи) и изучать функции мозга.

По этой схеме недавние эксперименты показали, например:

• как сон улучшает формирование памяти (да, даже у мух!);
• как несколько полодиморфных нейронов в мозге самца стимулируют драки «самец против самца»;
• как специфические нейроны «лунной походки» управляют ходьбой назад;
• как мозг обрабатывает простые тепловые и холодовые стимулы, чтобы уберечь животное от опасности.

Уникальное преимущество мухи в том, что можно точно определить каждый нейрон, важный для конкретной реакции, картировать их связи и, подавляя или активируя их, понять, как работает вся система.

Будущее исследований на дрозофиле

На недавней ежегодной конференции по дрозофиле обсуждалась тревожная тенденция: в условиях сокращения финансирования государственных агентств исследования на плодовых мушках страдают непропорционально сильно в пользу более «прикладных» подходов.

Важно помнить: ни Мендель, ни Морган не ожидали, что их работа окажет прямое влияние на медицину. Однако, когда мы победим рак — генетическое заболевание par excellence — именно они должны быть среди первых, кому человечество скажет спасибо.

Мухи ещё многое могут дать для понимания всех аспектов биологии. Прямая польза от такой фундаментальной работы может проявиться быстро или потребовать больше времени. Было бы большой ошибкой ограничивать исследования на дрозофиле именно сейчас, когда они готовы помочь решить самые интересные вопросы биологии.