Дрозофилы — плодовые мухи семейства Drosophilidae¶

Дрозофилы (лат. Drosophilidae) — семейство двукрылых насекомых из надсемейства Ephydroidea, включающее более 4000 описанных видов. Наиболее известный представитель семейства — комнатная плодовая муха Drosophila melanogaster, ставшая одной из главных модельных организмов генетики, эволюционной биологии и биологии развития. Название семейства происходит от греческих слов drosos (роса) и phila (любящий).

¶Внешний вид и строение

Дрозофилы — мелкие мухи длиной тела 2—4 мм, обычно желтовато-бурого или красновато-коричневого цвета. Глаза крупные, красные (у некоторых видов — тёмные). На брюшке часто заметна поперечная полосатость. Крылья прозрачные, с характерным рисунком жилок, по которому виды различаются при определении.

Личинки — типичные червеобразные личинки-опарыши белого или желтоватого цвета, длиной до 6—7 мм, с парой дыхательных трубок на заднем конце тела.

¶Распространение

Семейство космополитично: дрозофилы встречаются на всех континентах, кроме Антарктиды, однако наибольшее разнообразие отмечено в тропиках и субтропиках. В России известно более 100 видов. Многие виды синантропны — обитают рядом с человеком, в оранжереях, на складах фруктов и в жилых помещениях.

¶Биология и экология

¶Питание

Взрослые мухи и личинки питаются дрожжами и бактериями, развивающимися на разлагающихся фруктах, грибах, соке деревьев и других богатых сахарами субстратах. Развитие дрожжей в полупротекающих средах — обязательное условие для питания личинок. В связи с этим дрозофилы часто встречаются на подгнивающих фруктах, винограде, сливах, бананах, а также на пивных бочках и винодельнях (отсюда название «пивные мухи»).

¶Размножение и развитие

Самка откладывает яйца (обычно 50—400 за жизнь) в полупротекающий субстрат. При благоприятных условиях (25 °C) полный цикл развития — от яйца до взрослой мухи — занимает около 10 дней: яйцо (около суток), личинка (4 дня, три линьки), куколка (4 дня). При пониженной температуре развитие замедляется, при повышенной — ускоряется.

¶Поведение

Самцы D. melanogaster исполняют характерный брачный танец, поворачиваясь к самке и вибрируя крыльями. Характер танца — один из ключевых факторов полового отбора.

¶Роль в науке

¶Генетика

Основную известность дрозофила принесла как объект генетических исследований. В 1910 году американский биолог Томас Хант Морган начал разводить D. melanogaster в лаборатории Колумбийского университета, обнаружив мутанта с белыми глазами вместо обычных красных. Это открытие заложило основы хромосомной теории наследственности: Морган и его ученики (Алфред Стёртевант, Герман Мюллер, Кэлвин Бриджес) показали, что гены расположены в линейном порядке в хромосомах и что за наследование признаков отвечают конкретные хромосомы. За работы по хромосомной теории наследственности Морган получил Нобелевскую премию по физиологии и медицине в 1933 году.

¶Геном

В 2000 году был опубликован полный геном D. melanogaster — один из первых геномов многоклеточных организмов. Геном содержит около 14 000 генов, уложенных в четыре пары хромосом (у самок XX, у самцов XY). Многие гены дрозофилы имеют гомологи у человека, что делает её удобной моделью для изучения генетических заболеваний.

¶Мутагенез

В 1927 году Герман Мюллер обнаружил, что рентгеновское излучение вызывает наследуемые мутации у дрозофилы — первое экспериментальное доказательство мутагенного действия ионизирующей радиации. За это открытие Мюллер получил Нобелевскую премию в 1946 году.

¶Биология старения и поведения

В XXI веке дрозофилы активно используются в исследованиях механизмов старения, сна, зависимости от алкоголя, нейродегенеративных заболеваний, работы биологических часов и иммунного ответа.

¶Классификация

Семейство Drosophilidae включает более 80 родов. Наиболее известные роды:

• Drosophila — более 3000 видов, включая D. melanogaster, D. pseudoobscura, D. virilis;
• Zaprionus — тропические виды с характерными полосами на голове и груди;
• Liodrosophila, Mycodrosophila и другие роды, связанные с грибами.

Систематика семейства остаётся предметом уточнений: молекулярно-генетические исследования привели к разделению рода Drosophila на несколько родов, однако в лабораторной практике и литературе историческое название сохраняется для большинства видов.

¶Дрозофилы в быту

В жилых помещениях и на кухнях встречается преимущественно Drosophila melanogaster и близкий вид Drosophila suzukii. Мухи привлекаются запахом ферментирующих фруктов. Борьба сводится к удалению источника (гниющих фруктов), промыванию поверхностей уксусным раствором и использованию ловушек. D. suzukii — серьёзный вредитель сельского хозяйства: самка откладывает яйца в целые, ещё не повреждённые плоды, что наносит ущерб ягодным и фруктовым культурам.

¶Интересные факты

• Дрозофила способна различать сотни запахов с помощью обонятельных рецепторов, число которых у D. melanogaster превышает 40.
• В космосе дрозофилы летали на борту орбитальных станций — в частности, в экспериментах на станции «Мир» и МКС изучалось влияние невесомости на развитие и поведение насекомых.
• Средняя продолжительность жизни взрослой мухи при 25 °C — около 40—50 дней.

¶Источники

• Морган Т. Х. «Эволюция и генетика» (1925)
• Demerec M. «Biology of Drosophila» (1950)
• Кулаков Д. М., Павлова Г. Б. «Плодовые мухи (Drosophilidae) палеарктической России» (2015)
• Adams M. D. et al. «The genome sequence of Drosophila melanogaster», Science, 2000
• Биглиев А. З. «Дрозофила melanogaster в экспериментальной генетике» (1981)