專挑處女果蠅？實驗人員：為了科研

2020-10-21 子墨先森CC

提到果蠅，很多人立馬想到爛水果旁邊那堆煩人的小蠅子，轟都轟不走，然後掏出手機搜索：「怎麼消滅家裡的果蠅？」

生活中的果蠅太煩人了 | Cartoon Hangover

其實，果蠅並非一直都是這副令人厭惡的面孔。作為現代遺傳學之父摩爾根一手提拔的遺傳學大將，果蠅至今都在為全世界的科研立下汗馬功勞。

一隻小小的果蠅，為何能發揮如此大的作用？


果蠅的優勢：快、小、便宜……


人人喊打的果蠅之所以會成為實驗室寵兒，原因就在於其強大的遺傳學優勢。比如，果蠅有明顯的突變表型，光是眼睛的顏色和形狀就分為了紅眼、白眼、心形眼等等（連眼睛都是愛你的形狀，有什麼理由不研究果蠅呢）；而且，果蠅的染色體數目較少，被人類研究得最徹底的黑腹果蠅只有四對染色體，其中有一對還非常小，經常被忽略不計，這就使得基因的定位與雜交都變得簡單許多……

從左至右依次為：紅色圓眼雄蠅、紅色棒狀眼雄蠅、紅色棒狀眼雌蠅、紅色心形眼雌蠅、白色棒狀眼雄蠅 | 參考文獻[1]


最重要的是，與廣為人知的實驗小鼠相比，果蠅繁殖更加迅速，特別能生，十隻果蠅在十幾天後變成幾百隻果蠅完全不是夢想。除了繁殖快，果蠅還都很小，不佔地方，而且都很便宜……仿佛是為人類的科研事業而生。


做果蠅雜交，專挑處女蠅


儘管擁有諸多優點，但在研究人員眼中，果蠅依然是個「矯情」至極的生物——在進行遺傳學正式雜交的時候，雄蠅必須而且只能和處女蠅雜交。

這是因為雌果蠅比較特別，身上有一個儲精囊（seminal receptacle）。當交配之後，雌果蠅會將雄果蠅的精子儲存在儲精囊中。即使之後它不再與任何雄果蠅交配，這隻雌果蠅也能源源不斷地生出它和「前任」的寶寶們。

而雄果蠅不一樣，「萬花叢中過，片葉不沾身」，即使與多個雌果蠅交配，也不會想著存個卵細胞留作紀念（當然，留了也沒用，又不能生孩子）。

上圖為雌果蠅，下圖為雄果蠅。

雌果蠅通常稍比雄果蠅大，雌果蠅腹部尾端為尖端；

雄果蠅腹部尾端為圓形且腹部稍向內卷，外生殖器比雌果蠅更大更複雜，且顏色更深，成年雄果蠅腹部背側的後段完全為黑色。| 參考文獻[1]


儲精囊對於雌果蠅來說是一個好東西，有備無患，而且可以實現生育自由，什麼時候想生育全都自己說了算。但是，對於實驗人員來說，這就有點頭疼了，因為如果用交配過的雌果蠅與相應基因型的雄果蠅雜交，就無法確切地知道子代果蠅究竟是這隻雌果蠅和「現任」生的，還是和「前任」剩下的精子產生的。倘若無法確認子代果蠅的基因型，那科研努力可能也就白費了。

為了避免這樣的情況，在做果蠅雜交實驗時，就只能選用從未交配過的處女蠅。挑選相應基因型的處女蠅與相應基因型的雄果蠅雜交，子一代果蠅一定是「現任」雄果蠅的後代，基因型也能百分百確認了。

交配中的果蠅 | 參考文獻[3]


如何辨別一隻果蠅是不是處？


首先，我們要知道，果蠅是完全變態的（不是你想的那種變態），它的生長周期分為卵、幼蟲、蛹、成蟲四個階段。在幼蟲階段，果蠅還是只會在玉米糊糊食物裡翻江倒海的乖寶寶，跟交配談不上半點關係。而且，幼蟲階段的狀態也不配叫「蠅」。所以，處女蠅指的是從蛹裡羽化成蟲後的狀態。

新羽化的果蠅都特別好看，晶瑩剔透的。此外，它們還被特殊對待，處女蠅的標誌都是在雌性標誌的基礎上加兩個 「小揪揪」。而隨著時間的推移，由於色素沉著，果蠅也會逐漸變黑。

剛羽化的果蠅翅膀還沒有展開，整齊摺疊在兩側，呈藍灰色。在2小時內，翅膀會逐漸展開，並與身體保持微小的角度。而在果蠅腹部的左側，我們可以看見一個小黑斑，這個小黑斑就是處女蠅的標誌——準確點說，這也可以作為處男蠅的標誌。

左上為羽化30分鐘內的處女蠅，標誌上加了兩個 「小揪揪」；

右上為羽化2小時內的處女蠅，箭頭指示黑斑；

下圖為羽化2小時內的處男蠅，箭頭分別指示黑斑及尾部的色素沉著。| 參考文獻[1]


其實，黑斑也不是什麼神秘的東西，只是一坨尚未排洩的胎糞。儘管黑斑的顏色會逐漸減弱，但仍可維持大概5小時。由於處於這一階段的果蠅不會互相發生交配（雌性一般在羽化之後的8~10小時性成熟），所以黑斑就作為了鑑別處女蠅的一個標誌。

但！是！

我們無法排除個別饑渴難耐的雄果蠅非要和剛羽化不久的雌果蠅交配。還記得高中生物課上摩爾根那隻非常虛弱的白眼雄果蠅（兄弟姐妹的眼睛都是紅色的）嗎？臨死前都要「抖擻精神」完成交配，留下自己的突變基因。此外，還有研究發現雄果蠅還會優先選擇更年輕的雌果蠅。

因此，在專挑處女蠅之前，實驗人員都會先將果蠅管內的成蟲倒空，那麼在室溫環境下，管子裡5小時內羽化出來的果蠅就一定是處。得到了處女蠅，研究人員就不會受到雌果蠅儲精囊的困擾，可以專心搞自己的科研。


在過去頒發的諾獎裡，有5個都頒給了果蠅相關的研究……果蠅確實是科學家的好夥伴，而至於我們，可以參考下列方法除掉果蠅。

瓶子裡放一些果醋，或者香蕉切片；

紙折成漏鬥，塞在瓶子口。

原理：醋或放久的水果會吸引果蠅，因為它們的味道意味著水果已經成熟，此時含糖量較高，更有利於果蠅幼蟲的生長。但是，果蠅進去之後不知道如何原路飛出……於是就困在瓶子裡。

| lilluna


參考文獻

[1] Chyb, S., & Gompel, N. (2013). Atlas of Drosophila Morphology: Wild-type and classical mutants. Academic Press.

[2] Good Fruit Grower

[3] Fruit fly – Drosophila melanogaster – Solvin Zankl photography. (2020, September 25). Retrieved from https://solvinzankl.com/?p=1506

[4] Hu, Y., Han, Y., Wang, X., & Xue, L. (2014). Aging-related neurodegeneration eliminates male courtship choice in Drosophila. Neurobiology of aging, 35(9), 2174-2178.

[5] An introduction to fruit flies. (2017, July 11). Retrieved from https://depts.washington.edu/cberglab/wordpress/outreach/an-introduction-to-fruit-flies

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