Je to zase tady! Sezóna malých mušek, které sedají na přezrálé ovoce nebo padají do vína. Octomilky, kterým se přezdívá ovocné, banánové nebo vinné mušky, jsou sice otravné, ale také velmi užitečné. Slouží jako oblíbený modelový organismus v řadě biologických výzkumů. Co jsme se díky nim dozvěděli?
Poslední přelomový objev, který byl publikován v říjnu 2024 v časopise Nature, si připsali vědci z mezinárodního konsorcia FlyWire. Podařilo se jim vytvořit dosud nejkomplexnější mapu neuronových spojení v mozku dospělé octomilky. Tento tzv. konektom zahrnuje přibližně 140 000 neuronů a více než 50 milionů synapsí a představuje dosud největší a nejpodrobnější mapu mozku dospělého živočicha. Projekt využil pokročilé elektronové mikroskopie, umělé inteligence a crowdsourcingu, kdy vědci i dobrovolníci z celého světa pomáhali s ověřováním a anotací neuronových spojení.
Výsledný konektom je volně dostupný online a slouží jako důležitý referenční rámec pro další výzkum mozkových funkcí a chování nejen u hmyzu, ale i u složitějších organismů, včetně lidí. Můžeme tak posunout například výzkum neurodegenerativních onemocnění, jako je Parkinsonova nebo Alzheimerova choroba, k čemuž se octomilka hojně využívá.
Malá, nenáročná a variabilní
Octomilka obecná (Drosophila melanogaster) změnila způsob, jakým chápeme genetiku, fyziologii, vývojovou nebo buněčnou biologii a nepřímo získala šest Nobelových cen. Je nejznámější z 1500 druhů octomilek a je to právě ona, kdo létá u vás v kuchyni.
Oblíbeným modelovým organismem se stala z mnoha důvodů: má krátký životní cyklus a hodně potomků, není náročná na chov. Přijímá potravu, pohybuje se a rozmnožuje se, takže na ní můžeme pozorovat vliv různých parametrů na chování. Její oči a křídla umožňují pozorovat dědičné změny řady znaků a navíc se geneticky snadno manipuluje. Dnes máme také detailní neuronovou mapu jejího mozku a kompletní sekvenci genomu, který byl osekvenován v roce 2000. Obsahuje přibližně 13 600 genů a 120 milionů bází. Octomilka Drosophila melangoster se tak po hlístici Caenorhabditis elegans stala druhým živočichem, jehož genetickou výbavu jsme zmapovali. Prvenství jí uteklo o dva roky. V nadcházejících letech byly osekvenovány ještě další genomy a dnes tak máme kompletní sekvence více než 20 různých druhů octomilek.
V neposlední řadě má zkoumání na octomilce oproti zkoumání na myších jednu výhodu – octomilku nechrání žádný zákon. Zákon na ochranu zvířat proti týrání se vztahuje pouze na obratlovce a hlavonožce. Octomilku tedy můžete v zájmu vědy s nadsázkou týrat jak chcete, aniž by vás za to někdo nařkl. A ušetříte si i byrokratické povinnosti spojené s chovem pokusných zvířat – na chov octomilek nepotřebujete oprávnění k chovu ani k používání, nemusíte o nich vést záznamy apod.
Experimentálně ověřené informace, jak zlikvidovat octomilky
Pro účinnou likvidaci octomilek je potřeba nejdříve vyhodit zkažené ovoce, zbytky ve dřezu či odpadkovém koši, aby se nemohly líhnout larvy. Můžete také vytvořit jednoduchý lapač: do sklenice nalijte trochu jablečného octa nebo vína, přidejte pár kapek saponátu a zakryjte potravinovou fólií, do které uděláte drobné otvory. Mušky přiláká vůně a jakmile vlezou dovnitř, už se kvůli povrchovému napětí saponátu nedostanou ven. Podle testu pastí na octomilky však tento podomácku vyrobený lapač skončil jako třetí nejhorší. V nejlepším lapači bylo 134 chycených octomilek, ve sklenici s octem pouze 6. Pokud tedy máte doma vyšší výskyt octomilek, můžete použít i speciální insekticidní spreje nebo elektrické lapače.
Průlet základy genetiky
Drosophila se v genetice využívá už od samotných začátků tohoto oboru na počátku 20. století. Na startu její slávy stál americký genetik Thomas Morgan, který získal Nobelovu cenu v roce 1933. Křížením červenookých a bílookých octomilek prokázal, že se geny nachází na chromozomech, kde jsou uspořádány za sebou, a že znaky, které spolu souvisejí, odpovídají genům ležícím blízko sebe. Objevil také fenomén crossing-overu, tedy výměny částí mezi různými chromozomy. Své závěry shrnul do tzv. Morganových základů dědičnosti.
Na jeho práci volně navázal americký genetik Hermann Joseph Muller, který obdržel Nobelovu cenu o 13 let později, v roce 1946. Pokusy na Drosophile ukázal, že radioaktivní záření způsobuje mutace genů. Tím propojil chemii a biologii a otevřel dveře pro mnoho dalších objevů.
Jako experimentální systém využili Drosophilu také německá bioložka Christiane Nüsslein-Volhard a americký biolog Eric F. Wieschaus (oba získali Nobelovu cenu v roce 1995), kteří identifikovali řadu důležitých tzv. Hox genů, které během embryonálního vývoje kontrolují formování tělesné osy a segmentů, jako je hlava, hrudník a zadeček, a určují, které orgány se v jednotlivých segmentech vyvinou. Zjistili, že geny jsou uspořádány na chromozomech ve stejném pořadí, v jakém řídí tělesné segmenty. Pozdější výzkumy ukázaly, že savčí analogy těchto genů jsou natolik podobné těm z Drosophily, že mohou částečně nahradit jejich funkci. Není tedy divu, že tento objev nastartoval řadu výzkumů v oblasti buněčné a vývojové biologie.
Experimentálně ověřené informace, jak chovat octomilky
Jsou mezi námi i tací, kteří se nechtějí octomilek zbavit, ale naopak je chovat. Octomilky se totiž používají jako krmení domácích mazlíčků, např. pralesních žab, ještěrek či pavouků.
Stačí plastová nádoba s víčkem, například kelímek od jogurtu, do níž si připravte jednoduché krmivo – směs rozmačkaného banánu a ovesných vloček či droždí. Přidejte několik dospělých octomilek a nádobu zakryjte prodyšným materiálem (např. gázou), aby dovnitř proudil vzduch. Ideální je udržovat teplotu kolem 22–25 °C. Během několika dní se vylíhnou larvy a zhruba za 1–2 týdny se objeví nové dospělé mušky. Pro kontinuální chov je dobré připravit více nádob v různých fázích vývoje.
I mouchy mají biologické hodiny nebo čich
Biolog Jules A Hoffmann získal sdílenou Nobelovu cenu za výzkum aktivace vrozené imunity, který prováděl na Drosophile. S kolegy v roce 1996 jako první popsali tzv. toll geny a prokázali jejich klíčovou roli při potlačení bakteriální infekce.
Za objev molekulárních mechanismů, které řídí cirkadiánní rytmy octomilky, získala Nobelovu cenu v roce 2017 trojice vědců: Jeffrey C. Hall, Michael Rosbash a Michael W. Young. Výzkumníci izolovali gen odpovědný za denní biologický rytmus u octomilek a ukázali, že kóduje protein, který se v noci hromadí v buňkách a během dne degraduje. Tento cyklus autoregulace byl základem pro pochopení biologických hodin napříč živočišnou říší, protože je to vysoce konzervativní systém.
Svůj „octomilkový podíl” na Nobelovce z roku 2004 má také Richard Axel, který ukázal, jak fungují její čichové receptory, které jsou velmi podobné lidským. Na rozdíl od člověka jsou ale octomilčí receptory umístěné především na tykadlech. Muškám umožňují cítit pach například tlejícího ovoce nebo alkoholu. Takže až vám octomilka spadne do sklenice s letním drinkem nebo se vám usídlí na banánech, nenadávejte. Není to totiž obyčejná muška, je to dokonale prozkoumaný modelový organismus!
Foto: archiv National Centre for Biological Sciences, Indie
- Autor článku: ano
- Zdroj: VědaVýzkum.cz
