微小果蠅解答人類生命的大問題：時間如何對生命產生影響|果蠅|基因|突變

腐爛香蕉上的黑腹果蠅

　　實驗室培養基上的黑腹果蠅，拍攝於奧地利分子病理學研究所VDRC中心（Vienna Drosophila RNAi Center）

黑腹果蠅的眼睛顏色突變，紅色為野生型，白色眼睛的基因與性相關

　　新浪科技訊 北京時間7月28日消息，據國外媒體報道，我們通常只有在刷水果盤的時候才會注意到這些微不足道的昆蟲，而它們或許是現代科學中一些最偉大發現的關鍵所在。

　　科學家對黑腹果蠅（學名：Drosophila melanogaster）的研究歷史已經超過一百年。當你家裡有水果開始腐爛時，它們就會立刻出現，提醒你是時候做些清理了。不過在科學上，果蠅是研究時間對生命如何產生影響的絕好材料，因為它們的生活周期如此之快，使科學家可以用它們來研究多個世代的變化，這在人類身上是不可能的。

　　黑腹果蠅的培養成本十分低廉，而且繁殖快速。在室溫下，一隻雌性果蠅一生中能夠每天產下30到50枚卵，而且它們的繁殖周期非常短，通常只有8到14天，只需3到4周就能成為祖父母。在個體大小只有3毫米的情況下，實驗室可以同時培養數百萬隻黑腹果蠅。它們以簡單的碳水化合物和蛋白質為食，通常是麥片或酵母提取物。

研究者安妮·馮·菲利普斯伯恩博士正在實驗室中挑選黑腹果蠅

桃子上的果蠅

　　1933年，托馬斯·亨特·摩爾根（Thomas Hunt Morgan）因為對果蠅遺傳突變的研究獲得諾貝爾生理學或醫學獎。他的研究解釋了果蠅如何獲得白眼突變而非紅眼突變的過程。他的研究引出了一個理論，即由DNA組成的基因位於染色體上，而染色體可以傳遞給後代。這一發現為基因傳遞和現代遺傳學研究奠定了基礎。

　　自此之後，利用果蠅進行的研究在1946年、1995年和2011年一共造就了5位諾貝爾獎得主。如今，有關人類發育、行為、衰老和演化的研究都建立在果蠅研究的基礎上。我們對它們的研究越多，就會發現它們與人類越相似：75%的人類疾病基因在黑腹果蠅身上都有可識別的對應基因。

　　果蠅有4對染色體，大約14000個基因。相比之下，人類大約有22500個基因，酵母菌約有5800個基因。我們與果蠅之間的相似性要比以往想像的更高。這種遺傳上的相對接近意味著，在果蠅身上進行的實驗可以為科學家提供有效的參考。我們讓果蠅喝醉，以研究酒精上癮；我們研究它們的睡眠，以及它們如何受到咖啡的影響。我們已經知道，較老的果蠅睡得更少。「時差基因」最早就是在果蠅身上發現的，現在我們知道，人類也有這一基因。

研究者對黑腹果蠅的遺傳學進行了深入研究

展現果蠅突變的暗視場顯微照片

　　全世界數以千計的科學家利用果蠅作為模式生物，甚至在地球之外的實驗也有它們的身影。果蠅是首批進入太空的動物之一，在國際空間站上甚至有一個永久的果蠅實驗室，用於研究宇航員為什麼在太空中更容易生病等問題。

　　那麼，如果在基因上如此接近，那我們為什麼與果蠅甚至酵母有那麼多的不同呢？英國發育遺傳學家彼得·勞倫斯（Peter Lawrence）將這一現象形容為「生命的第三個秘密」。他在接受英國廣播公司（BBC）的採訪時說，生命的第一個秘密是達爾文的演化論，正是演化「推動了所有植物和動物的起源」。「第二個秘密是DNA的發現，因為如果不知道信息是在這一分子內編碼和保存，我們就將無法理解生命背後的機制。」

　　在勞倫斯博士看來，生命的第三個秘密是最偉大的問題，必須由未來的生物學家進行解答。他說：「這個問題太司空見慣了，以至於我們不會去想它：是什麼造就了犀牛和河馬之間的不同？」

　　「當你看這些基因時，你會覺得不是很多。那麼，是什麼造就了形態、大小等特徵呢？你的鼻子長度是在哪裡說明的？是什麼信息在你發育的時候使它固定在特定的長 度？是什麼使兒童與他們的父母相似？是什麼塑造了臉的形狀？我們都不知道。」勞倫斯博士說，「在我看來，這就是生物學中最大的未解問題，我稱之為『生命的第三個秘密』。你每天都會看到這一問題，但它太大了，以至於找不到明顯的突破口。」

　　「你無法在沒有方向信息的情況下培育出某種動物，因此我們需要知道，細胞會在哪裡出現，由什麼組成，以及它會怎麼變化。想像一下，如果一位建築師的計劃中沒有向北或向南等任何方向，你就無法知道他要怎麼擺放這個建築。」

　　科學家已經在嘗試破解這一課題。他們分離出一些具有較大翅膀的果蠅，研究哪些基因導致了果蠅體積的增加。科學家還比較了演化關係較近的物種，試圖了解導致它們形態差異的原因。他們還發現，雌性果蠅更青睞翅膀更「閃亮」的雄性。

　　不過，勞倫斯博士表示，這些研究雖然很有價值，但距離更大問題的解答還有很長的路要走，我們需要科學界對這一領域有更多的關注。無論如何，最終的答案有很大可能會來自於對果蠅的研究。（任天）

標籤: 果蠅基因突變人類染色體

推薦閱讀：