La drosophila melanogaster

LA DROSOPHILA MELANOGASTER

OBIETTIVO: Apprendere la metodologia di allevamento della Drosophila Melanogaster

MATERIALE: -stereomicroscopio

-provette con tappi di gomma piuma

-terreno di coltura (pappa già preparata)

-pennellini

-etere

PROCEDIMENTO

Dopo aver catturato alcuni moscerini della frutta si depositano in una provetta dotata di pappa (50g di zucchero,35g di farina di mais,3g di addensante,50g di lievito di birra,500ml di acqua riscaldata per 10minuti,1.5g di nipagina diluita in 10ml di etanolo) necessaria alla loro sopravvivenza.

Ogni settimana si osserva quello che accade:il ciclo vitale della Drosophila.

Per osservare gli insetti è necessario l'uso dell'etere per narcotizzarli il che permette un tempo di lavoro pari a 5-10 minuti.

CARATTERISTICHE GENERALI DEGLI INSETTI

Gli insetti sono una classe  di invertebrati appartenente al tipo degli artropodi che comprende un grandissimo numero di specie ancora oggi solo parzialmente note, delle quali 750.000 sono state descritte. L'immensa varietà di forme,la straordinaria prolificità e le ridotte dimensioni rendono gli insetti adatti a sopravvivere nelle più avverse condizioni ambientali; sono infatti diffusi in ogni parte della Terra.

Hanno il corpo diviso in tre parti:

il capo,con l'apparato boccale,le antenne pluriarticolate e gli organi sensoriali;

il torace,diviso in tre segmenti che porta gli organi locomotori (zampe e ali)

l' addome,con gli organi della respirazione,digestione,riproduzione,escrezione

Gli insetti sono suddivisi nelle due sottoclassi degli apterigoti (primitivi e privi di ali) e degli pterigoti (alati) ciascuna delle quali comprende vari ordini (proturi,ecc per gli apeterigoti ,ditteri,coleotteri,ecc per gli pterigoti)

I DITTERI

I ditteri sono un ordine di insetti dotati di un solo paio di ali,comprendente tra gli altri la mosca domestica,le zanzare,i moscerini della frutta e i tafani. Nel panorama di tutti gli ordine del regno animale, i ditteri sono al quarto posto per numero di specie(120.000); sono distribuiti ubiquamente, ma prosperano in modo particolare nei climi caldo umidi. L'ordine è suddiviso in due sottordini: quello dei nematoceri,caratterizzati da corpo sottile e lunghe antenne,come le zanzare,le stipule e i moscerini, e quello dei brachiceri,caratterizzati da corpo tozzo e antenne brevi, come la mosca domestica,i tafani (gasterofilidi),i moscerini della frutta e la mosca tse tse.

Appartenenti all'ordine dei ditteri, i bombilidi si riconoscono facilmente per la fitta peluria di cui sono rivestiti. In genere volano in sciami sui prati in cerca di fiori,dai quali aspirano il nettare e il polline. Le loro larve sono parassite di altri insetti.

Nei ditteri,dotati di un solo paio d'ali, il secondo si è evoluto in una coppia di organi vibranti, detti bilancieri, che servono a equilibrare l'insetto in volo; vibrano alla stessa frequenza delle ali,funzionando come giroscopi e probabilmente anche da timoni direzionali. Gli occhi sono composti,costituiti da migliaia di unità visive o ommatidi (nella mosca domestica sono circa 4000).

L'apparato boccale varia molto da specie a specie: a seconda delle risorse alimentari sfruttate,è di tipo:

-lambente (permette di aspirare i liquidi,come nella mosca)

-succhiatore (caratterizzato da una lunga proboscide che penetra all'interno dei fiori e 

raggiunge il nettare)

-pungente

-masticatore

Tra i ditteri dotati di apparato boccale pungente, i gasterofilidi e i crisopi, parassiti di animali superiori, possono perforare la cute dell'ospite; anche le femmine delle zanzare hanno un analogo apparato boccale pungente,con cui perforano la pelle dell'uomo e di altri mammiferi; iniettando una sostanza anticoagulante,impediscono che il sangue dell'ospite si addensi prima che ne sia prelevata una quantità sufficiente.

Nei ditteri, e i particolare nei brachiceri, il numero delle ali è molto basso; è questo uno dei caratteri che indicano l'alto grado evolutivo dei ditteri. Le zampe terminano con una breve appendice a tenaglia, usata per procedere sulle superfici ruvide; un cuscinetto carnoso e ghiandolare, chiamato pulvillo, situato anch'esso all'estremità delle zampe, permette di aderire alle superfici lisce.

I ditteri vanno incontro a metamorfosi completa: dall'uovo fuoriesce una larva che si trasforma prima in pupa e poi in adulto. Le uova, che variano moltissimo da una specie all'altra per forma e dimensioni, vengono generalmente deposte in gran numero, in un ambiente che assicuri alle larve un apporto adeguato di sostanze nutritive (la carne di animali in decomposizione,gli escrementi o l'acqua in uno stagno). Le mosche domestiche hanno organi di deposizione delle uova (ovopositori) telescopici,con i quali penetrano materiali in decomposizione di consistenza molle; i moscerini della frutta ,invece, son o dotati di ovopositori rigidi,capaci di perforare la scorza dei fusti e dei frutti delle piante. La maggior parte delle zanzare  e dei tafani depone le uova nell'acqua.

Lo sviluppo, soprattutto nel caso della mosca domestica , è relativamente rapido. Alla schiusa emerge una larva bianco-grigiastra,lunga circa 2mm,che nell'arco di tre giorni va incontro a due mute successive e ,al sesto- settimo giorno,ha raggiunto una lunghezza di

12 mm. A questo punto il giovane dittero si impupa nell'ultimo involucro larvale,coriaceo,all'interno del quale rimane per i successivi 4-5 giorni; qui le cellule della larva si riorganizzano per formare il corpo della mosca adulta. Al termine del processo,  l'insetto rompe il pupario ,dispiega le ali e sfarfalla. In estate la mosca domestica vive,in media, 21 giorni; in presenza di temperatura più rigida,sopravvive più a lungo.

Tra i ditteri nematoceri,i più noti e diffusi sono i membri della famiglia dei cuculidi;in particolare,le zanzare del genere Anopheles, responsabili della diffusione della malaria, Aedes, di febbre gialla e dengue,e Culex, dell'elefantiasi.

Del sottordine dei brachiceri fanno parte i tafani della famiglia dei tabanidi, portatori di microrganismi nocivi per i cavalli,le mosche tse tse,classificate nel genere Glossina,e la mosca domestica.

In generale,i ditteri sono considerati insetti nocivi,vuoi per i danni che arrecano alle colture,in particolare allo stadio larvale,vuoi perché parassiti di animali superiori e dell'uomo. Le larve di alcune specie vivono nelle cavità interne e sotto la pelle dell'uomo,provocando patologie note come miasi cavitarie e cutanee,rispettivamente. Alcuni ditteri adulti sono vettori di malattie come il tifo,l'antrace,il colera e la dissenteria. Le zanzare ospitano e trasmettono microrganismi responsabili della malaria,della dengue,di alcune forme di encefalite e dell'elefantiasi. Molti ditteri svolgono comunque importanti funzioni ecologiche:alcuni sono impollinatori delle piante e un elemento rilevante delle reti alimentari; accelerano la decomposizione delle sostanze organiche,come gli escrementi e i materiali di origine vegetale, e si nutrono di molti altri insetti, tra cui molte specie nocive.

CARATTERISTICHE DELLA DROSOFILA MELANOGASTER

Drosophila significa "amante della rugiada" sebbene in realtà esso sia un insetto appartenente ai moscerini che invadono le nostre case non appena si lascia all'aperto un frutto molto maturo o qualcosa di dolce.

Detto anche "moscerino dell'aceto", appartiene al Phylum dell'Arthroda, Classe Insetto, Ordine Diptera della Famiglia delle Drosophile.

Le sue origini risalgono a circa 350milioni di anni fa in terreni devoniani e da allora le mutazioni sono state minime.

E' invadente,bisognoso di umidità,amante della luce tenue e ancor più dell'ombra.

Si presenta di colore che può spaziare dal bruno al rosso cupo, due occhi rossi ( ben visibili), due antenne fra gli occhi formate da setola mutina di sottili peli e una proboscide per il cibo,lungo circa 5 mm

Il ciclo vitale di una drosophila è di circa un mese e mezzo.La temperatura dell'ambiente gioca un ruolo fondamentale,infatti in primavera i cicli sono più lenti rispetto all'estate dove la temperatura è maggiore.Ogni femmina depone,durante la sua vita, centinaia di uova sulle sostanze con le quali si alimentano.

Il ciclo vitale si sviluppa come primo punto nelle uova,piccole ed elicoidali.

Vengono deposte vicino al terreno di coltura schiudendosi 24 ore circa dopo la deposizione.

Le uova,quando si schiudono, diventano larve lunghe circa 2-3 mm che si nutrono in continuazione del cibo in cui vengono deposte.

La larva perde due volte la pelle in quanto il suo corpo cresce trasformandosi in crisalide. L'ultimo rivestimento si scurisce e si indurisce,poi la metamorfosi si ultima e finalmente si ha l'esemplare di Drosophila Melanogaster. Essa è lunga circa 5-6 mm,non ha le ali ancora completamente sviluppate,in seguito la pelle si scurisce ancora fino a formare l'involucro della crisalide. A questo punto avviene lo farfallamento che porterà al termine della metamorfosi e al raggiungimento dello stato adulto che dura un mese circa.

Una femmina non si accoppia prima che siano trascorse dalle 10 alle 12 ore dal completamento della metamorfosi. Una volta accoppiata,immagazzina una gran quantità di sperma nei suoi ricettacoli e feconda le uova mentre le depone.

Le piccole uova peduncolate si schiudono con notevole rapidità e nascono larve con cuticola irta di minute spicole,munite di due pseudopodi all'ultimo segmento addominale e di stigmi protoracici di aspetto caratteristico

Il maschio è molto diverso dalla femmina.

La principale caratteristica che distingue il maschio dalla femmina è la grandezza del corpo.

Un maschio è più piccolo,l'addome è più arrotondato e uniformemente pigmentato.

Il maschio,inoltre,ha sugli arti posteriori del corpo una particolare disposizione dei pettini sessuali.

La femmina è più grande,ha le ali più estese e la parte posteriore del corpo è più allungata e affusolata.Le femmine,inoltre, sono perfettamente riconoscibili grazie alla presenza dell'ovopositore localizzato nell'addome.

MODALITA' DI INCROCIO NEGLI STUDI DI GENETICA

La Drosophila ha delle ghiandole salivari che presentano cromosomi molto grandi divisi in sole quattro paia (2n=8).

Sei cromosomi (tre coppie) sono autonomi,compresi due piccoli cromosomi sferici centrali, e due sono cromosomi sessuali (XX,XY). I geni per il colore degli occhi è presente solo sul cromosoma X mentre il cromosoma Y porta pochissime informazioni genetiche.

Gli esperimenti che Thomas Hunt Morgan iniziò nel 1909 con la Drosophila Melanogaster sono, per molti aspetti,una versione complicata degli esperimenti di Mendel;i risultati che ottenne conquistarono l'intero mondo scientifico alla teoria cromosomica dell'eredità.

Seguiamo pertanto l'esperimento cruciale,partendo dalla constatazione che tutti i membri di Drosophila hanno occhi bianchi, e che ogni tanto "salta fuori" un individuo con occhi rossi.

Morgan incrociò la femmina con occhi rossi (genotipo XRXR)con un maschio dagli occhi bianchi (genotipo XBY): tutti gli individui della F avevano occhi rossi dunque,il gene per gli occhi rossi doveva essere dominante. Morgan allora incrociò fra loro individui della F : secondo i risultati di Mendel,avrebbero dovuto esservi nella F tre occhi-rossi per ogni occhi-bianchi. E in effetti il conteggio diede un risultato assai vicino al rapporto atteo 3:1 ma il fatto curioso era che nessuna femmina della F2 aveva gli occhi bianchi,mentre fra i maschi metà aveva gli occhi rossi e metà gli occhi bianchi. Morgan tentò allora con un altro esperimento e incrociò femmine occhi-bianchi con maschi occhi-rossi. Nella risultante F tutti i maschi avevano occhi bianchi, e tutte le femmine avevano occhi rossi. Gli incroci fra maschi e femmine della F produssero una F in occhi bianchi, e tutte le femmine avevano occhi bianchi. Morgan concluse che non tutti i tratti genetici sono passati indipendentemente come Mendel aveva ipotizzato: al contrario, alcuni tratti devono essere legati fra loro.

Questo fenomeno prende il nome di linkage cromosomico. Nel caso in questione, il gene per gli occhi bianchi dev'essere connesso al cromosoma . Ora, se il tratto occhi-bianchi è legato al sesso (e quindi al cromosoma X),dal momento che i maschi hanno un solo cromosoma X , la caratteristica recessiva (occhi bianchi) appariva più facilmente nei maschi di Drosophila.

La Riproduzione è del tipo bisessuale (anfigonia) e comporta l'accoppiamento dei due sessi.

Prima dell'atto sessuale,la Drosophila maschio adotta un particolare corteggiamento che consiste in un vero e proprio"canto" d'amore :il maschio si avvicina alla femmina prescelta, stende una o entrambe le ali e le fa vibrare producendo un suono particolare.

La femmina percepisce il suono tramite le ariste (parti terminali delle antenne) e se è recettiva avviene l'accoppiamento,altrimenti se non è recettiva perché già fecondata, o di un'altra specie o non ancora matura, emette a sua volta un suono e allontana il maschio. Da notare che il "canto" d'amore che il maschio produce è molto importante in quanto permette di trovare l'individuo della stessa specie evitando così di produrre ibridi.

In seguito all'accoppiamento il liquido spermatico viene trattenuto all'interno della spermatica dove rimane quiescente fino alla fecondazione. La fecondazione vera e propria avviene quando l'uovo scende dall'ovidotto,passa davanti alla spermatica dove diversi spermatozoi escono dal ricettacolo e penetrano nell'uovo tramite il micropilo.  

Per compiere incroci la condizione essenziale è il disporre di femmine vergini,nate quindi da poche ore, questo perché esse possono conservare per diversi giorni lo sperma e possono trattenere gli embrioni andando così a sbilanciare i risultati dell'esperimento.

Per la raccolta e l'individuazione di femmine vergini si devono seguire questi parametri:
-solitamente nascono al mattino presto

- si devono osservare i genitali dei neonati

CARATTERISTICHE CHE RENDONO LA DROSOPHILA UTILE PER 

GLI  ESPERIMENTI:

Questo moscerino ha contribuito notevolmente agli studi di genetica,venne scelto per la prima volta da T.H.Morgan,il biologo americano che le utilizzo per studi dei caratteri somatici e sessuali degli individui. Si rivelò subito un "materiale idoneo" per un'ampia gamma di ricerche genetiche in quanto offriva numerosi vantaggi: si riproduce rapidamente e in gran numero, è facilmente reperibile,è di ridotte dimensioni e può essere allevato in condizioni( sia nutrizionali che ambientali) non specifiche,completa il suo ciclo vitale in 14gg circa e vive poi per un altro mese,presenta artificialmente o spontaneamente un gran numero di mutazioni, cioè nuovi caratteri che vengono trasmessi alla prole, ma soprattutto possiede un corredo cromosomico molto semplice costituito da quattro coppie di cromosomi di cui tre autosomiche e uno sessuale