Drosophilidae: семейство плодови мушици — видове, биология и значение

Drosophilidae — всичко за видовете, биологията и значението на плодови мушици: генетика, поведение, екология и ролята им в науката и земеделието.

Drosophilidae е разнообразно, космополитно семейство мухи, което включва плодови мухи. Семейството наброява над 4000 вида в 75 рода.

Най-известният вид от Drosophilidae е Drosophila melanogaster. Този вид се използва широко за изследвания в областта на генетиката, развитието, физиологията и поведението. D. melanogaster е класически модел във фундаменталната биология: именно с него Томас Хънт Морган и последователите му доказват ролята на хромозомите в наследствеността, по-късно с използване на този род са изследвани и гените на развитието (Nüsslein-Volhard, Wieschaus, Lewis и др.), а в модерната ера се прилагат техники като GAL4-UAS, P-element транспозиция и CRISPR за генна манипулация.

D. melanogaster се изучава не толкова на терен, колкото в лабораторията. Най-известните изследвания на Drosophila в естествена среда са проведени от Добжански и колегите му върху Drosophilapseudoobscura от началото на 30-те години до 1970 г. Препечатките и дискусиите са в Lewontin et al 2003, а теоретичните дискусии - в Dobzhansky, 1970.

Морфология и разпознаване

Плодовите мушици обикновено са дребни насекоми (често 1.5–4 mm дължина), с относително кръгли до овални тела. Много видове имат характерни червени очи (особено при D. melanogaster), понякога жълтеникави или тъмни тела. Типични отличителни белези включват антенна ариста (често космена или переста), характерна жилкованост на крилата и вътрешна структура на гениталиите, използвана при таксономията.

Жизнен цикъл и биология

Жизненият цикъл преминава през яйце — ларва (обикновено три ларвни инстара) — пупа — имаго. При благоприятни температурни условия развитието от яйце до имаго при D. melanogaster отнема около 8–12 дни (при 25 °C около 10 дни), но времето е силно зависимо от температурата и хранителните условия. В зрялото имаго клетките на много тъкани са предимно постмитотични (неделящи се), което прави модела подходящ за изследване на стареенето и функционалната деградация.

Плодовата мушица е съставена предимно от постмитотични клетки, има много кратък живот и показва постепенно стареене. Както и при други видове, температурата оказва влияние върху жизнения цикъл на животното. Те живеят по-дълго при по-студено време. Няколко гени могат да бъдат манипулирани, за да се удължи продължителността на живота на тези насекоми. Изследванията показват, че пътища като инсулин/IGF сигнализацията, TOR-пътят и фактори като dFOXO, Sir2 и мутации в ген като chico влияят на продължителността на живота и реакцията към калорично ограничение.

Хранене и екология

Ларвите на повечето видове се развиват върху гниеща или ферментирала растителна материя — плодове, растителни остатъци, сокове, гъби или микробни ферментации, където се хранят с дрожди и други микроорганизми. Някои видове са специализирани (приемат растителен материал като кактуси, цветове или листа), а други са общи детритофаги. Плодовите мушици са важни в екосистемите като разградители и като храна за хищници.

Таксономия и разпространение

Семейство Drosophilidae има две подсемейства - Drosophilinae и Steganinae. Групата е широко разпространена — космополитна — и обхваща разнообразие от местообитания от тропици до субарктически райони. Някои родове и видове (особено хавайските Drosophila) са ендемични за определени острови и често представляват интерес за изследване на еволюцията и видообразуването.

Значение за човека

• Научни изследвания: Drosophila melanogaster е ключов модел в биологията. С нейна помощ са проучени основни принципи на генетиката, развитието, невробиологията, стареенето, поведенческите реакции и молекулярните механизми на заболявания.
• Икономическо значение: Повечето Drosophilidae не са директни селскостопански вредители, тъй като предпочитат вече ферментирали плодове. В практиката обаче често се бъркат с мухите от сем. Tephritidae, които включват големи вредители (напр. средиземноморската плодова муха) и са от икономическо значение за плодовите култури.
• Биоразнообразие и опазване: Някои видове, особено островните ендемити, са застрашени от загуба на хабитат и инвазивни видове. Хавайските видове са пример за група с висока степен на ендемизъм и заплахи за съхранението.

Разлики с Tephritidae

Съществува и друго, несвързано семейство мухи - Tephritidae. То включва и видове, известни като "малки плодови мухи". Въпреки общото народно наименование, Tephritidae са различни морфологично и екологично: много от тях са по-големи, със служебни шарки по крилата и с яйцекладки, които позволяват да снасят яйца директно в здрави плодове — затова са важни като вредители. Drosophilidae обикновено използват вече повредени или ферментирали плодове.

Изследователски инструменти и генетика

За Drosophila са разработени богати генетични ресурси: мутантни линии, балансьори за хромозоми, библиотека от трансгенни линии, секвенции на геноми и системи за контролирана експресия на гени (GAL4-UAS). Тези инструменти позволяват функционален анализ на гени, изучаване на взаимодействия между гени и среда, моделиране на човешки болести и скрининг на лекарства.

Кратко обобщение

Семейството Drosophilidae представлява важна група малки мухи с голямо научно и екологично значение. Те са разнообразни по начин на живот, широко разпространени и служат като един от най-плодотворните модели в биологията. Важно е да се прави разграничение между тях и другите „плодови мухи“ от сем. Tephritidae, които имат различно значение за земеделието.

Въпроси и отговори

В: Какво е семейството на Drosophilidae?

В: Кой вид е най-известен от това семейство?

В: Как се изучават тези насекоми?

В: Кой е провел изследвания върху Drosophila pseudoobscura в естествена среда?

Въпрос: Колко дълго обикновено се делят клетките на плодовите мушици след излюпването им?

В: Какво влияе върху начина на живот на тези животни?

Въпрос: Колко подсемейства има семейство Drosophilidae?

Търсене по буква