Drosophilidae (puuviljakärbsed): liigid, bioloogia ja Drosophila melanogaster

Drosophilidae (puuviljakärbsed): liigid, bioloogia ja Drosophila melanogaster — levik, eluiga ning geneetika- ja käitumisuuringute ülevaade.

Drosophilidae on suur ja mitmekesine, kosmopoliitiline kärbse perekond, kuhu kuuluvad nii tuntud puuviljakärbsed kui ka palju varjulisemaid liike. Perekonnas on üle 4000 liigi ja umbes 75 perekonnas, neid leidub peaaegu kõigil maismaa- ja rannikualadel. Enamik liike eelistab kääritavaid või mädanevaid orgaanilisi aineid — värsked ja mädanenud viljad, marjad, seene- ja pärmirikast substrati — kuid mõned liigid toituvad teisiti (nt lehe- või taimekoore all, või mõnel juhul teiste putukate larvidest).

Välimus ja eluviis

Drosophilidae-liikide suurus on tavaliselt väike (paar millimeetrit), keha värvus varieerub pruuni, kollaka ja musta vahel. Paljudel liikidel on eristatavad silmad (tihti punakad) ja isas- ning emassugukonna morfoloogilised erinevused (suurus, abdomini muster). Tiibadel on äratuntav venatsioon, mida kasutatakse liikide määramisel. Need kärbsed on enamasti päevasel ajal aktiivsed, tundlikud lõhnade ja keemiliste signaalide suhtes ning oluliselt seotud pärmi- ja bakterikooslustega, mis aitavad toitu lagundada.

Elutsükkel ja bioloogia

Enamikul Drosophilidae liikidel on selgelt määratletud elutsükkel: munast koorub vastne, mis läbib kolm vastsestaadiumit (instarit), seejärel toimub pupaatsioon ja lõpuks koorub imago. Tööstuslikus või laboris tingimustes on arengu- ja generatsiooniaeg lühike — näiteks Drosophila melanogaster arengu aeg munast kuni imagoeni on optimaalsetes tingimustes (ligikaudu 25 °C) umbes 8–14 päeva; aeg sõltub temperatuurist ja toitumisest. Paljude liikide täiskasvanud somaatilised rakud on peamiselt postmitootilistest, mistõttu indiviidi raku jagunemine pärast koorumist on piiratud; seda mõjutab ka lühike eluiga ja järkjärguline vananeb. Temperatuuril on tugev mõju nii arengule kui ka elueale — külmemal kliimal on areng aeglasem ja täiskasvanud isendid võivad elada kauem.

Drosophila melanogaster kui mudelorganism

Drosophila melanogaster on kõige tuntum perekonna liige ning on mudelorganismiks geneetika, arengu, füsioloogia ja käitumise uurimisel. Tänu lühikesele generatsiooniajale, lihtsale pidamisele laboris, selgele pärilikkusele ja ulatuslikule geneetilisele tööriistakomplektile on see liik võimaldanud olulisi läbimurdeid (nt kromosoomide ja geenide roll pärilikkuses, arengu geneetilised mehhanismid, närvisüsteemi ja käitumise alused, raku rakkude interaktsioonid). D. melanogasteri genoom on sekveneeritud ja laialdaselt kasutusel on mitmed geneetilised töövahendid (näiteks spetsiifilised promootorid ja ekspressioonisüsteemid), mis võimaldavad geenide funktsiooni uurida täpselt ja kontrollitult.

Kuigi D. melanogaster on intensiivselt uuritud laboris, viiakse loodusuuringuid perekonna teiste liikidega, mis annavad teavet adaptsioonist, populatsiooni geneetikast ja ökoloogilistest interaktsioonidest. Kõige tuntumad loodusuuringud Drosophila kohta on tehtud Dobzhansky ja kolleegide poolt, kes uurisid Drosophilapseudoobscura' populatsioone alates 1930. aastate algusest kuni 1970. aastani; nende töö pani aluse kaasaegsele populatsioonigeneetikale ja evolutsioonibioloogiale (reprintide ja aruteludega nt Lewontin et al 2003; teoreetilised arutelud Dobzhansky, 1970).

Geneetika, vananemine ja manipuleerimine

Perekonna liikide lühike eluiga ja hästi mõistetud füsioloogilised rajad teevad neist sobivad mudelid vananemise ja eluea uurimiseks. Eluea mõjutamiseks on laboris manipuleeritud mitmete geenide ja signaaliradadega (näiteks toitainetundlikkuse ja ainevahetuse rajad), samuti rakendatud dieedi piirangut. Need leidmised annavad ülevaate universaalsetest vananemismehhanismidest ja võivad olla tõlgendatavad ka teiste liikide kontekstis.

Majanduslik ja ökoloogiline tähendus

Suur osa Drosophilidae liikidest ei ole otsesed põllukultuuride kahjurid, kuid mõningad liigid võivad kahjustada kääritavaid või pehmeid puuvilju. Tihti segatakse neid ära teise perekonna liikidega — Tephritidae —, kes sisaldab paljusid tõelisi majanduslikke puuviljakahjureid (nn tephriidid). Oluline on liike täpselt määrata, kuna abinõud ja järelvalve sõltuvad liigi bioloogiast.

Taksonoomia ja alamjaotused

Drosophilidae jagunevad kaheks peamiseks alamperekonnaks: Drosophilinae ja Steganinae. Mõõdukalt palju liike on kirjeldamata või vajavad taksonoomilist ülevaatust; kaasaegsed meetodid (molekulaarne systemaatika, DNA-ribotüüpimine) aitavad selgitada sugulussuhteid ja liiginimekirju.

Kokkuvõtlikult on Drosophilidae oluline nii ökoloogilisest kui teaduslikust vaatenurgast: nad mängivad rolli orgaanilise aine lagundamisel ja toitainete ringluses ning on olnud fundamentaalse tähtsusega bioloogiliste printsiipide avastamisel tänu oma sobivusele laboriuuringuteks ja rikkalikule liigilisele mitmekesisusele looduses.

Küsimused ja vastused

K: Milline on Drosophilidae perekond?

K: Milline liik on sellest perekonnast kõige tuntum?

K: Kuidas neid putukaid uuritakse?

K: Kes viisid läbi Drosophila pseudoobscura uuringuid looduslikus keskkonnas?

Küsimus: Kui kaua jagunevad viljaputukate rakud tavaliselt pärast koorumist?

K: Mis mõjutab nende loomade elukäiku?

K: Mitu alamperekonda on Drosophilidae?

Otsing