Drosophila melanogaster: características, genética, ciclo de vida - Ciência - 2023

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Drosophila melanogaster É um inseto díptero que mede cerca de 3 mm e se alimenta de frutos em decomposição. É também conhecida como mosca da fruta ou mosca do vinagre. Seu nome científico vem do latim e significa “amante do orvalho barrigudo”.

Essa espécie é amplamente utilizada em genética por apresentar uma série de vantagens que a tornam um organismo ideal para esse tipo de estudo. Entre essas características estão a facilidade de manutenção em cultura, ciclo de vida curto, número reduzido de cromossomos e apresentar cromossomos poligênicos.

Outros recursos valiosos de Drosophila melanogaster para estudos genéticos é que, devido ao pequeno número e tamanho de seus cromossomos, é fácil estudar processos de mutação neles. Além disso, mais da metade dos genes que codificam doenças em humanos têm seus equivalentes detectáveis nesta mosca.

Caracteristicas

Drosophila melanogaster É um inseto díptero, ou seja, possui um único par de asas membranosas em vez de dois pares, como ocorre em outros insetos. É um organismo dióico, ou seja, apresenta sexos separados. Além disso, apresenta dimorfismo sexual.

A espécie mede cerca de 3 mm, sendo a fêmea ligeiramente maior que o macho. Seu corpo é composto por três tagmata (regiões): cabeça, tórax e abdômen. O número de segmentos da cabeça (6) e do tórax (3) é semelhante em homens e mulheres, enquanto o número de segmentos do abdômen é maior nas mulheres (7) do que nos homens (6).

Os seis segmentos cefálicos são fundidos e o primeiro é reconhecido por carregar as antenas, que são formadas por três peças chamadas artefatos. Os três segmentos do tórax também são fundidos e cada um deles carrega um par de pernas. As asas estão presas ao segundo segmento do tórax.

A diferença no número de somitos abdominais em ambos os sexos deve-se à fusão, no sexo masculino, dos dois últimos segmentos.

Como o próprio nome indica, as moscas dessa espécie têm o ventre escuro, porém, existem mutações que podem afetar a quantidade e distribuição dos pigmentos em seu corpo, dando-lhes uma coloração amarela ou totalmente preta.

Uma característica dessa espécie, no nível cromossômico, é que ela possui cromossomos gigantes (poligênicos) nas glândulas salivares. Cromossomos poligênicos são cromossomos que passaram por 10 ou mais séries de replicações de DNA, mas permanecem em um estado de interface, ou seja, não ocorre divisão celular.

Dimorfismo sexual

Conforme já indicado, as mulheres são ligeiramente maiores que os homens e têm um somito abdominal adicional. Outras características que permitem diferenciar homens de mulheres são:

A presença de um grupo de cogumelos muito grossos no primeiro par de patas dos machos. Esses cogumelos são chamados de favos sexuais e sua função é segurar a fêmea durante a cópula.

Por último, a fêmea possui placas ovipositoras, que, como as placas anais, são claras. Já o macho possui arco genital e pênis, que junto com as placas anais, são de cor escura.

Ciclo de vida

O ciclo de vida de Drosophila melanogaster É curto, em média dura entre 15 e 21 dias. No entanto, sua longevidade pode variar dependendo das condições ambientais, principalmente em função da temperatura do ambiente onde se encontra.

Por exemplo, moscas cultivadas em ambientes com umidade relativa de 60% têm um ciclo de vida de cerca de 10 dias, se forem mantidas a uma temperatura de 25 ºC; enquanto se a temperatura for de apenas 20 ºC dura 15 dias. Porém, a 29ºC eles podem viver por 30 dias se as condições de umidade forem adequadas.

Após a cópula, a fêmea deposita até 500 ovos com aproximadamente 0,5 mm de comprimento, dos quais as larvas eclodirão após 24 horas de desenvolvimento embrionário. O desenvolvimento larval compreende três estágios de aproximadamente um dia de duração para cada um deles.

Após este estágio larval, o estágio de pupa continua, o que leva 4 dias. A pupa sofrerá uma metamorfose total para dar lugar a um adulto, que atinge a maturidade sexual 12 horas após emergir da pupa.

História

Os primeiros pesquisadores a empregar Drosophila melanogaster O objeto dos estudos genéticos foi Thomas Hunt Morgan e colaboradores em 1910. Esses pesquisadores, da Columbia University (EUA), estudaram insetos em um laboratório conhecido como "sala das moscas".

O meio de cultura que Morgan e seus colaboradores usaram para manter as moscas eram garrafas de leite. Hoje, utilizam-se meios mais sofisticados que incluem frutas maceradas e conservantes químicos para sua manutenção.

O curto ciclo de vida, e o alto número de descendentes que podem ser obtidos em um curto espaço de tempo, permitiram que esta mosca fosse usada para entender mecanismos relacionados à herança ligada ao sexo, expressão fenotípica devido a múltiplos alelos, interação entre genes, também quanto à elaboração de mapas genéticos.

Devido à sua importância nos estudos genéticos, foi um dos primeiros organismos cujo genoma foi estudado. Em 2000, soube-se que Drosophila melanogaster possuía mais de 13.500 genes, graças ao esforço de instituições públicas e privadas.

Mais de um século após os primeiros estudos de Morgan e colegas, a mosca da fruta ainda é amplamente usada como modelo genético para entender diferentes doenças humanas, que vão desde doenças metabólicas e do sistema imunológico a doenças neurodegenerativas como Parkinson e Alzheimer.

Taxonomia e classificação

A mosca da fruta é um inseto. O arranjo tradicional dos artrópodes inclui insetos (ou hexápodes) junto com centopéias, centopéias, sínfilanos, paurópodes e crustáceos, dentro do grupo dos artrópodes mandibulados.

As classificações mais recentes excluem os crustáceos do grupo e colocam os demais no subfilo Uniramia. No entanto, estudos moleculares sugerem que os insetos estão relacionados com alguns crustáceos inferiores, sendo este último um grupo polifilético.

Em qualquer caso, as moscas-das-frutas pertencem à ordem Diptera, subordem Brachycera e à família Drosophilidae. O genero Drosófila É composto por cerca de 15 subgêneros e cerca de 2.000 espécies.

As espécies D. melanogaster foi descrito por Maigen em 1830, e pertence ao subgênero Sophophora, que contém cerca de 150 espécies divididas em 10 subgrupos diferentes, pertencentes a D. melanogaster para o subgrupo melanogaster

Genética e cariótipo

O cariótipo é o conjunto de cromossomos que cada célula de um indivíduo apresenta, após o processo em que os pares de cromossomos homólogos se unem durante a reprodução celular. Este cariótipo é característico de cada espécie em particular.

O cariótipo de Drosophila melanogaster É composto de um par de cromossomos sexuais e três pares de cromossomos autossômicos. Os últimos são identificados sequencialmente com os números 2-4. O cromossomo 4 é muito menor em tamanho do que o resto de seus pares.

Apesar de ter um par de cromossomos sexuais, a determinação do sexo nesta espécie é controlada pela relação entre o cromossomo sexual X e os autossomos, e não pelo cromossomo Y como ocorre nos humanos.

O genoma, por sua vez, é o conjunto de genes contidos nesses cromossomos e, na mosca-das-frutas, é representado por cerca de 15 mil genes compostos por 165 milhões de pares de bases.

As bases de nitrogênio fazem parte do DNA e do RNA dos seres vivos. No DNA eles formam pares, devido à conformação de dupla hélice desse composto, ou seja, uma base de uma hélice par com uma base na outra hélice da cadeia.

Mutações

Uma mutação pode ser definida como qualquer mudança que ocorre na sequência de nucleotídeos do DNA. No Drosophila melanogaster Vários tipos de mutações ocorrem, tanto silenciosas quanto com expressão fenotípica óbvia. Alguns dos mais conhecidos são:

Mutações nas asas

O desenvolvimento das asas em Drosophila melanogaster ele é codificado pelo cromossomo 2. Mutações neste cromossomo podem causar o desenvolvimento anormal das asas, seja no tamanho (asas vestigiais) ou na forma (asas encaracoladas ou curvas).

A primeira dessas mutações é recessiva, ou seja, para se manifestar fenotipicamente, o gene mutante deve ser herdado do pai e da mãe simultaneamente. Em contrapartida, o gene mutante para asas curvas é dominante, porém, só se manifesta quando o portador é heterozigoto, uma vez que os homozigotos não são viáveis.

O aparecimento de organismos totalmente sem asas também é possível.

Mutações nos olhos

Os olhos da mosca da fruta normal são vermelhos. Uma mutação no gene que codifica essa cor pode fazer com que ela funcione apenas parcialmente ou nem funcione.

Quando a mutação afeta parcialmente o gene, menos do que o pigmento comum é produzido; neste caso, os olhos adquirem uma coloração laranja. Pelo contrário, se o gene não funcionar, os olhos ficarão completamente brancos.

Outra mutação ocorre no gene que codifica informações para o desenvolvimento dos olhos. Nesse caso, as moscas se desenvolverão até a idade adulta, mas sem olhos.

Desenvolvimento anormal da antena

Mutações no gene que codifica o desenvolvimento das antenas podem eventualmente fazer com que um par de pernas se desenvolva na cabeça, em vez das antenas.

Mutações que afetam a coloração do corpo

A produção de pigmentos e sua distribuição no corpo é controlada por diferentes genes em Drosophila melanogaster. Uma mutação no cromossomo sexual X pode fazer com que os mutantes sejam incapazes de produzir melanina, então seu corpo ficará amarelo.

Por outro lado, uma mutação no cromossomo 3 autossômico pode afetar a distribuição do pigmento corporal, neste caso, o pigmento se acumula por todo o corpo, então ficará preto.

Referências

M. Ashburner & T.R.F. Wright (1978). A genética e a biologia da Drosophila. Vol. 2a. Academic Press.
M. Ashburner, K.G. Golic & R.S. Hawley (2005). Drosófila: Um manual de laboratório 2ª edição. Cold Spring Harbor Laboratory Press.
Drosófilamelanogaster. Na Wikipedia. Recuperado de en.wikipedia.org.
J. González (2002). Evolução comparativa de elementos cromossômicos no gênero Drosófila. Dissertação de doutorado. Universidade Autônoma de Barcelona, Espanha.
M. Schwentner, D.J. Combosch, J.P. Nelson e G. Giribet (2017). Uma solução filogenômica para a origem dos insetos, resolvendo as relações crustáceo-hexápodo. Biologia atual.
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