【趣味模式生物】開啟諾獎之門的小昆蟲——黑腹果蠅

蒼蠅我相信大家都非常的厭惡，但是有一種蠅可是科學家們的心肝寶貝，那就是果蠅。

我們一般研究的果蠅的全稱叫「黑腹果蠅」，這可與我們理解的所謂「腹黑」不一樣，黑腹果蠅是真的腹黑，存在於它腹部的黑斑及黑條紋同時也是我們區分果蠅性別的表型之一。果蠅的英文俗稱就叫「Fruit fly」，也就是「水果蒼蠅」，之所以命名為「果」是因為人們經常會在果園、菜場、廚房等地方，特別是腐爛的水果處發現它的蹤影。不過，其實果蠅喜歡的是這些腐敗瓜果上滋生的酵母菌和發酵而產生的酒精的味道，所以在酒的發酵池旁，經常會吸引許多的果蠅，因此它也得了另外的一個稱號「酗酒者」。

雄性（右）與雌性（左）果蠅不同的腹部黑斑

果蠅的個頭非常的小，一般我們所見的家蠅個頭大小有1厘米左右，但是果蠅實際上只有2-3毫米的體長，比家蠅小得多，所以當我第一次見到果蠅的時候也是很脫離我的預期想像的。

果蠅一次可以產下約400個卵，這些卵在10-12天的時間裡經歷一齡幼蟲、二齡幼蟲、三齡幼蟲，並最後成蛹、羽化為成蟲。在我們實驗室中，我們通常會使用玉米培養基來飼養果蠅，包括了水、玉米粉、蔗糖、瓊脂等，煮沸並分裝到大試管中，再加入酵母，塞上棉花塞子，然後就可以隨時接種果蠅進去飼養了。如此生命周期短、繁殖力強，而且個體小易於飼養的動物，非常適於研究。

飼養果蠅的管子

果蠅的生活史（Fly-o-Tech）

果蠅的幼蟲

雖然果蠅和家蠅一樣都有著紅色的大眼睛，但是果蠅全身淡黃色，這與家蠅的那種令人厭惡的黑灰色截然不同。

果蠅的表型變異眾多，是研究經典遺傳學的良好材料。舉幾個例子吧，就果蠅的眼睛顏色而言，正常野生型的是紅色眼，突變型的有白眼、朱紅眼、褐眼……；就翅膀的形狀而言，有長翅、殘翅、短翅、卷翅……；剛毛的形狀也有直毛、分叉毛、截毛……除了以上提到的還有眼睛的形狀、身色、翅色翅膀的脈絡等等都可以有不同的性狀表型，利用上述這些不同的性狀進行組合，可以將其作為遺傳的標誌物，研究遺傳的基本規律，同時也可以進行後代特定基因的篩選。

果蠅的遺傳物質結構簡單，這也是它作為經典模式生物的最大優勢。黑腹果蠅只有4對，也就是8條染色體，其中一對為性染色體，剩下的三對則是常染色體。對於黑腹果蠅的全基因組測序在2000年已經完成，數據表明，果蠅基因組的大小約1.8億個鹼基對（對比一下我們之前提到的水稻、玉米、小麥基因組，你就會知道這是一個多麼小的數字了），共編碼約13600個基因，更重要的是，我們人類有80%的基因都能在果蠅中找到對應的同源基因，因此果蠅也是一個研究人類疾病的良好模型。

雄性三齡幼蟲的染色體分裂相

雌性（左）及雄性（右）果蠅的染色體

說起果蠅就不能不提利用果蠅做出了突出貢獻的現代遺傳學之父摩爾根。之前我們提到了孟德爾，他利用豌豆發現了基因的分離定律和基因自由組合定律，但是孟德爾當時並不清楚「遺傳因子」的本質是什麼，而且他的學說也並未受到重視。直至孟德爾逝世的16年後，他的遺傳學說才重新被人發現並開始深入研究，這其中之一就有摩爾根。摩爾根當時利用果蠅來作為研究對象，而他養果蠅的實驗室也被他的同事戲稱為「蠅室」。

摩爾根在蠅室中工作

在1910年的5月，摩爾根發現了一隻奇特的果蠅，這隻果蠅不像其它的正常果蠅那樣眼睛是紅色的，而它是白色的，顯然是個突變體。摩爾根利用這隻果蠅與正常的紅眼果蠅進行雜交，生出來的子一代全是紅眼的，這說明紅眼的形狀相對於白眼是顯性的，這個結果與孟德爾的結果相契合。這個子一代交配後得到的子二代紅眼與白眼的比例約為3:1，與孟德爾的結果一致。

白眼果蠅

在這個現象的同時，摩爾根還發現這個子二代當中所有的白眼都是雄性，這說明了控制白眼的基因與決定性別的基因是「連鎖」的，也就是像鎖鏈一樣是絞合在一起的。不過此後，摩爾根發現了例外，基因的連鎖群好像也並不是這麼的牢固，有時候染色體也會發生斷裂，「交換」到別的染色體上。兩個基因在染色體上的位置越遠，它們之間出現變故的可能性就越大。於是綜合以上兩種現象，摩爾根提出了基因的「連鎖與互換定律」，該定律也被後人稱為遺傳學的第三大定律。

目前在果蠅身上已經催生出了五個諾貝爾獎，「培養」了至少8位諾貝獎得主科學家，可以說貢獻巨大。如今科學家們利用果蠅進行著多種像癌症、衰老，以及免疫學、行為學的研究，另外還有像我們實驗室的一些其它課題組，也在利用著果蠅進行著神經退行性疾病的藥物篩選等，如果大家有興趣，下次也可以再跟大家普及一下我們在果蠅當中的工作~

下期再見！

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