Фантастические плодовые мушки и где их найти
Плодовые мушки — не грифоны, но они красивее и разнообразнее, чем можно подумать. Биологи подробно описывают их в полевом определителе для Среднего Запада и Северо-Востока США.
Томас Вернер, доцент биологии в Мичиганском технологическом университете, работал над проектом почти пять лет вместе с Джоном Яником, профессором биологии в Рочестерском университете.
«Многие думают, что существует только один вид плодовой мушки, который залетает с бананами», — говорит Вернер. Это знаменитая Drosophila melanogaster, давний «рабочий конёк» генетики. Но на самом деле существует большое разнообразие видов, близких к «этой мушке», и они сильно различаются по внешнему виду, экологии и поведению.
Вернер, всю жизнь увлекавшийся коллекционированием бабочек, начал изучать генетику плодовых мушек в аспирантуре. До встречи с Яником он видел в них лишь объект для исследований. Но во время рабочей поездки, связанной с программой наставничества, Яник показал Вернеру, как ловить и определять плодовых мушек в лесу; Яник мог определять крошечных созданий просто на глаз — без увеличения — и Вернер говорит, что мгновенно «подсел». Вернувшись в отель тем же вечером, он сделал черновой набросок первого регионального полевого определителя плодовых мушек за 96 лет.
Их завершённая книга Drosophilids of the Midwest and Northeast доступна онлайн и охватывает 55 видов плодовых мушек (технически, видов семейства Drosophilidae) с подробными изображениями и описаниями. Хотя объект наблюдения мал, книга читается скорее как определитель птиц и открывает целый новый мир, который люди могут не замечать на прогулках по лесу.
Детали о дрозофилидах
Яник руководил процессом написания описаний, включая блок «светофора» с тремя ключевыми идентификаторами для каждого образца, а также подробные биологические очерки. Каждая статья охватывает всё: от таксономии до мест размножения, паразитов, поведения и экологии. Яник и Вернер также включили в начало введение с рецептами и советами по изготовлению ловушек для плодовых мушек, чтобы привлечь определённые виды.
Последний определитель плодовых мушек для региона был написан в 1921 году А.Х. Стёртевантом, который, будучи студентом, разработал прорывную технику, называемую генетическим картированием. Со времён Стёртеванта в Северную Америку проникло несколько интродуцированных видов, а важность видов плодовых мушек Drosophila как модельных организмов в науке возросла. Другая группа исследователей также признала необходимость в обновлённом определителе. Яник, Вернер и авторы сотрудничали, чтобы сократить дублирование между руководствами; самое большое различие — в фотографиях и биологических очерках.
Изображения насекомых
Каждое изображение в одном из крупных планов Вернера — это компиляция из 50–80 фотографий, сделанных под микроскопом. В среднем на их создание уходит два часа.
Вернер шутит, что эта тонкая работа — для тёмных зимних дней. В течение многих лет он задерживался после работы в снежные месяцы, чтобы тщательно очищать, перефокусировать и улучшать изображения плодовых мушек, чтобы выделить такие особенности, как ключевые пятна на крыльях, цветовые узоры тела и различия в размерах между самцами и самками.
Ключевой момент в том, что, используя свежих плодовых мушек, изображения больше похожи на то, что коллекционеры увидят в дикой природе или под микроскопом, когда принесут мушек в лабораторию. Яник и Вернер также сделали акцент на демонстрации типичного диапазона фенотипической изменчивости, а не просто единого «типового» образца.
Функции плодовых мушек
Вернер опубликовал несколько статей — включая одну в Nature — о связи между фенотипами плодовых мушек, такими как пятна на крыльях, и генами, вызывающими рак у человека.
«Последний общий предок человека и плодовой мушки жил около 600 миллионов лет назад, — говорит Вернер. — Все гены, необходимые для построения тела, уже присутствовали у этого предка, и сегодня мы по-прежнему разделяем практически все наши «телостроительные» гены с плодовыми мушками. Вот почему мы можем изучать такие человеческие болезни, как рак, на плодовых мушках».
Вернер также изучал, как некоторые плодовые мушки вырабатывают устойчивость к токсину грибов, α-аманитину. Генетические механизмы, лежащие в основе этой адаптации, связаны с важным метаболическим путём, и исследования лаборатории могут открыть новые возможности для изучения рака, ожирения, диабета 2-го типа, депрессии и нейродегенеративных заболеваний.
Для Вернера плодовые мушки воплощают и форму, и функцию. Вместо того чтобы видеть в них крошечных крылатых вредителей, он надеется, что другие смогут увидеть красоту плодовых мушек и оценить первый за почти 100 лет региональный полевой определитель, посвящённый им.