Drosophila pseudoobscura — puuviljakärbes, geneetika ja liigistumine

Drosophila pseudoobscura — uurimuslik puuviljakärbes: geneetika, Dobzhanski ja Dodd, kiire adaptsioon, liigistumine ja genoomi sekveneerimine populatsioonigeneetika kontekstis.

Drosophila pseudoobscura on puuviljakärbse liik, mida kasutatakse laialdaselt looduslike populatsioonide geneetika laboratoorsetes uuringutes. See liik on väike, kiiresti paljunev ning kohanemisvõimeline, mistõttu sobib hästi populatsioonigeneetika, evolutsioonibioloogia ja liigistumise uurimiseks.

Bioloogia ja levik

D. pseudoobscura leidub looduslikult peamiselt Põhja-Ameerikas ja Kesk-Ameerikas, kus ta koloniseerib erinevaid toitumisallikaid ja nišše. Iseloomulikud on lühike generatsiooniaeg, suur järglaste arv ja hästi uuritud paaritumiskäitumine. Liigile on omane ka kromosoomipöördete (inversions) mitmekesine levik, mis mõjutab geenivoolu ja kohastumist eri populatsioonides.

Populatsioonigeneetika ja kromosomaalsed pöörded

D. pseudoobscura populaatsioonide geneetiline struktuur on olnud olulise uurimisobjektina, kuna liik näitab laialdast varieeruvust kromosomaalsete inversioonide osas. Need pöörded võivad luua haplotüüpe, mis säilivad populatsioonides rühmitatult, mõjutades valiku ja geneetilise triivi mõju. Selline süsteem võimaldab uurida, kuidas paiksed keskkonnatingimused ja geneetiline segregatsioon mõjutavad adaptiivseid variante ning heterogeenset geograafilist mustrit.

Dobžanski ja varased laboriuuringud

Seda kasutasid esimest korda Theodosius Dobžanski ja tema kolleegid. Nad kogusid proovid Põhja-Ameerika lääneosa ja Mehhiko populatsioonidest ning kasvatasid neid laboris "populatsioonikastides". Nad uurisid, kuidas toimivad looduslik valik, geneetiline triiv ja teised populatsioonigeneetika protsessid reaalsetes populatsioonides jäljendatud tingimustes. Dobžanski tööd olid olulised, sest näitasid, kuidas laboritingimustes saab testida teoreetilisi hüpoteese evolutsioonist.

Diane Doddi eksperiment ja liigistumise uurimine

1989. aastal andis Diane Dodd D. pseudoobscura laboripopulatsioonidele kahte erinevat tüüpi toitu, tärklist ja maltoosi. Pärast vaid kaheksat põlvkonda arenesid eraldi toidutingimustes kasvatatud rühmad käitumuslikult erinevaks: nad eelistasid paaritumisel kaaslasi oma toidutüübist, ehk tekkis assortatiivne paaritumine. Kuna mõlemad rühmad näitasid tugevat eelistust paaritumiseks oma tüübiga, väideti, et see on näide paljunemisalase isolatsiooni teel toimuvast liigistumisest.

Doddi eksperiment on olnud väga mõjukas: seda on korratud teiste teadlaste poolt ja sarnaseid tulemusi on saadud ka teiste puuviljakärbse liikide ja erinevate toiduainetega. Samas on esitatud ka alternatiivseid seletusi — näiteks keskkonnast tingitud käitumuslikud muutused, õppimine või isegi toitumise kaudu mõjutatud mikrobiomi muutused võivad aidata seletada tekkinud eelistusi. Need täiendavad uuringud on aidanud selgitada, millised mehhanismid (biokeemilised, käitumuslikud või geneetilised) võivad viia kiirele paljunemisalasele isolatsioonile.

Genoomi sekveneerimine ja teaduslik tähendus

D. pseudoobscura oli 2005. aastal pärast Drosophila melanogasteri teine Drosophila liik, mille genoomi sekveneeriti. Genoomi järjestamine on andnud väärtuslikku informatsiooni geneetilise struktuuri, kromosoomide korralduse ja geneetilise varieeruvuse kohta. See on võimaldanud võrrelda liike, uurida geenide evolutsiooni, kromosomaalsete pöörde rolli adaptsioonis ning paremini mõista, kuidas genoomilised muutused võivad toetada liigistumist.

Miks on D. pseudoobscura oluline mudelorganism?

• Kõrge geneetiline varieeruvus: palju kromosoomipöördeid ja genotüüpide varieeruvust, mis võimaldab uurida valiku ja triivi suhteid.
• Kiire eluiga ja lihtne kasvatamine: sobib eksperimentideks ja laboripopulatsioonide jälgimiseks mitme põlvkonna vältel.
• Käitumuslikud uuringud: sobib paaritumiskäitumise, assortatiivse paaritumise ja paljunemisisolatsiooni uurimiseks.
• Genoomika ja võrdlevad uuringud: sekveneeritud genoom võimaldab süvitsi analüüse ja võrdlusi teiste Drosophila liikidega.

Edasised uurimisväljad

Praegused uurimised kasutavad D. pseudoobscura-t nii laborikatsete (nt eksperimentealne evolutsioon) kui ka looduslike populatsioonide andmete kombineerimiseks. Teemade hulka kuuluvad kromosomaalsete inversioonide dünaamika, kohastumine erinevates keskkondades, paaritumiskäitumise mehhanismid ning genoomi-funktsionaalsete elementide evolutsioon. Liik jätkab olema oluline näide sellest, kuidas väikesed mutatsioonid ja käitumuslikud muutused võivad aja jooksul viia uute liikide tekkeni.

Küsimused ja vastused

K: Mis on Drosophila pseudoobscura?

K: Miks seda kasutatakse laialdaselt laboriuuringutes?

K: Kes kasutas Drosophila pseudoobscura't esimesena laboriuuringutes?

K: Mis neid huvitas?

K: Mida tegi Diane Dodd 1989. aastal?

K: Mis juhtus pärast kaheksat põlvkonda erinevate toitudega?

K: Mida väideti reproduktiivse isoleerimise teel toimuva liigilisuse näitena?

Otsing