แมลงหวี่เปลี่ยนพันธุกรรมพัฒนาการและชีววิทยาของเซลล์
ตอนนี้แมลงวันผลไม้พร้อมที่จะช่วยนักชีววิทยาถอดรหัสวิธีการทำงานของสมอง สล็อตเว็บตรงไม่ผ่านเอเย่นต์ บ่ายวันหนึ่งในปี 1997 เพื่อนร่วมงานคนหนึ่งโทรหาฉันที่ห้องทำงานเพื่อประกาศว่างานวิจัย ของ แมลงหวี่ ได้หายไปหมดแล้ว แมลงวันผลไม้ได้รวบรวมความสำเร็จอันน่าอัศจรรย์ไว้เป็นระบบต้นแบบสำหรับชีววิทยาพัฒนาการ ภายในเวลาไม่ถึงทศวรรษ นักชีววิทยาได้ใช้มันเพื่อทำแผนที่เครือข่ายทางพันธุกรรมและโมเลกุลที่ควบคุมการพัฒนาของสิ่งมีชีวิต ตอนนี้เพื่อนร่วมงานของฉันคิดว่าเมื่อบรรลุจุดประสงค์แล้วแมลงหวี่ต้องกำลังจะทวงสถานะของมันกลับคืนมา เนื่องจากนักวิทยาศาสตร์ตัวเล็ก ๆ แปลก ๆ ที่ปิดบังลักษณะทางพันธุกรรม เขาผิดแค่ไหน.
ในช่วงต้นทศวรรษ 1980 การวิจัยขั้นพื้นฐานได้ปะทุขึ้น การทำงานกับแมลงหวี่เป็นวิธีการทำความเข้าใจปรากฏการณ์ที่เชื่อกันว่ามีลักษณะเฉพาะของแมลงวัน เช่น ความผิดปกติของร่างกายที่แปลกประหลาด หาก ผู้บุกเบิก Drosophilaเชื่อว่างานของพวกเขาอาจมีความเกี่ยวข้องในวงกว้างกว่านี้ พวกเขาก็คงไม่ฝันถึงความหมายที่น่ากลัวของมัน
ความก้าวหน้าครั้งใหญ่เกิดขึ้นในปี 1984 ด้วยการค้นพบกล่องโฮมีบ็อกซ์ ซึ่งเป็นหินโรเซตตาแห่งชีววิทยาพัฒนาการ DNA ชิ้นนี้ถูกใช้ร่วมกันโดยยีนที่ควบคุมรูปแบบร่างกาย การกลายพันธุ์ในยีน ‘โฮโมติก’ เหล่านี้ทำให้ส่วนต่างๆ ของร่างกายเปลี่ยนไปเป็นอีกส่วนหนึ่ง โดยขาจะเติบโตในตำแหน่งที่เสาอากาศควรอยู่ ปีกสี่ปีกจะพัฒนาแทนที่จะเป็นสองส่วน และอื่นๆ ในไม่ช้าพบว่าลำดับโฮมโอบ็อกซ์นี้มีหน้าที่คล้ายคลึงกันในหนู มนุษย์ และในสัตว์ส่วนใหญ่
เครดิต: J. KAPUSTA
การค้นพบนี้ได้เปลี่ยนแปลงชีววิทยาพัฒนาการของสัตว์มีกระดูกสันหลัง นักชีววิทยาระบุโมเลกุลที่เป็นรากฐานของแนวคิดที่เป็นนามธรรม เช่น morphogenetic gradients ซึ่งเป็นปริมาณโปรตีนเดี่ยวที่เพิ่มขึ้นหรือลดลงที่ควบคุมการพัฒนาส่วนต่างๆ ของร่างกาย ที่น่าแปลกใจที่สุดคือเป็นที่ชัดเจนว่าแมลงหวี่ใช้ยีนพัฒนาการเดียวกันกับสัตว์มีกระดูกสันหลัง เป็นเวลากว่าสิบปีแล้ว ที่ความตื่นตาตื่นใจอันน่าสะพรึงกลัว เมื่อยีนแมลงวันใหม่แต่ละตัวได้ชี้แจงว่าตัวอ่อนของหนูพัฒนาได้อย่างไร อวัยวะก่อตัว หรืออะไรทำให้เกิดการกลายพันธุ์ของมนุษย์
สิ่งต่าง ๆ ดำเนินไปอย่างรวดเร็วจนในช่วงปลายทศวรรษ 1990
ดูเหมือนว่าแมลงวันผลไม้มีศักยภาพเต็มที่ในการตอบคำถามใหญ่ และชีววิทยาพัฒนาการควรปล่อยให้ผู้ที่ทำงานกับสัตว์มีกระดูกสันหลัง เมื่อถึงตอนนั้น นักวิทยาศาสตร์การบินได้ก้าวหน้าอย่างมากซึ่งอาศัยกลอุบายอันชาญฉลาดและพันธุศาสตร์นับศตวรรษมากกว่าอุปกรณ์ราคาแพง นักดรอสโซฟิชสองสามคนเสียไปจากพืชหรือปลาม้าลายเพื่อพยายามปรับเทคนิคเหล่านี้ แต่แมลงวันตัวแข็งก็ยังคงดำเนินต่อไป
ในช่วงเริ่มต้นของสหัสวรรษใหม่ วิธีการที่ทรงพลังอย่างมหาศาล เช่น ความสามารถในการสร้างเซลล์กลายพันธุ์เดียวในสิ่งมีชีวิตที่ปกติอย่างอื่น ช่วยแก้ปัญหาความท้าทายที่สำคัญของเวลา: การทำความเข้าใจวิธีที่เซลล์สื่อสารกัน
น้ำตกโมเลกุลส่วนใหญ่ที่นำสัญญาณจากผิวเซลล์ไปยังนิวเคลียสที่สามารถเปลี่ยนชะตากรรมของเซลล์ได้ในแมลงวัน จากนั้นจึงวิเคราะห์หน้าที่ของพวกมันเพิ่มเติมในเซลล์ของสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมที่เพาะเลี้ยง
อันที่จริง สาขาวิชาชีววิทยาของเซลล์ทั้งหมดได้รับประโยชน์อย่างมากจากการทำงานในแมลงหวี่ Logic กล่าวว่ากระบวนการที่เกี่ยวข้องกับเซลล์เดี่ยวควรถูกตรวจสอบในยีสต์หรือเซลล์ของสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมที่เพาะเลี้ยง แต่ไข่แมลงวันและตัวอ่อนได้รับการพิสูจน์แล้วว่าเป็นเตียงทดสอบในอุดมคติสำหรับการศึกษาเหตุการณ์ของเซลล์เดียว คำอธิบายเชิงกลไกอย่างหมดจดของการโต้ตอบระดับโมเลกุลถูกแทนที่ด้วยความเข้าใจว่าเหตุการณ์ที่ประสานกันเกิดขึ้นในบริบทของสิ่งมีชีวิตทั้งหมดอย่างไร
ภูมิคุ้มกันเป็นอีกพื้นที่หนึ่งที่แมลงหวี่มีบทบาทอย่างมากอย่างน่าประหลาดใจ การค้นพบแมลงวันได้เปิดเผยวิถีโมเลกุลที่รับรู้และต่อสู้กับการติดเชื้อแบคทีเรีย เชื้อรา หรือไวรัสโดยไม่ต้องอาศัยการเผชิญหน้ากับเชื้อก่อโรคครั้งก่อน ในเวลาต่อมาพบว่าโมเลกุลและวิถีเดียวกันมีบทบาทคล้ายคลึงกันในมนุษย์ ซึ่งนำไปสู่การฟื้นฟูภูมิคุ้มกันโดยกำเนิด ซึ่งเป็นสาขาที่มีการนำไปใช้อย่างกว้างขวางในด้านการแพทย์
แมลงหวี่ ยังคงส่งมอบ อะไรที่จะเปลี่ยนชีววิทยาอีกครั้ง? ถึงเวลาแล้วที่จะใช้สิ่งมีชีวิตขนาดเล็กเหล่านี้เพื่อทำความเข้าใจความท้าทายที่ใหญ่ที่สุดในชีววิทยา: วิธีการทำงานของสมอง แมลงวันมีสมองที่ค่อนข้างเรียบง่ายที่ควบคุมพฤติกรรมที่ซับซ้อน และสามารถวิเคราะห์ด้วยเครื่องจักรที่แปลกประหลาดเหมือนกับเครื่องจำลองการบิน การวิจัย แมลงหวี่ให้คำมั่นสัญญาว่าจะแก้ปัญหาความซับซ้อนของวงจรประสาทในสมองไกล่เกลี่ยพฤติกรรม (ดูหน้า 193 ) ซึ่งขณะนี้นักวิจัยสามารถจัดการกับเซลล์ประสาทเดี่ยวและใช้การถ่ายภาพที่ซับซ้อนของสมองที่ทำงานและเทคนิคทางไฟฟ้าฟิสิกส์
วารสารNature ฉบับนี้ รายงานลำดับจีโนมทั้งชุดของแมลงหวี่ 12 สายพันธุ์ ซึ่งจะช่วยให้สิ่งมีชีวิตสามารถจัดการได้อย่างประณีตเพื่อให้มีจีโนมที่มีคำอธิบายประกอบที่ดีที่สุด การเปรียบเทียบจีโนมของสปีชีส์ที่เกี่ยวข้องอย่างใกล้ชิดและห่างไกลจะเน้นว่าส่วนใดของโปรตีนหรือบริเวณของ DNA ที่ได้รับการอนุรักษ์ไว้ในระหว่างการวิวัฒนาการ และมีแนวโน้มที่จะมีหน้าที่ สิ่งนี้จะนำเสนอวิธีการถอดรหัสไวยากรณ์ของ DNA ระเบียบข้อบังคับ ซึ่งได้รับการพิสูจน์แล้วว่าเข้าใจยาก
เครื่องมือทางพันธุกรรมที่ทรงพลัง ความก้าวหน้าของจีโนม และการสร้างภาพที่สวยงามของโครงสร้างเล็กๆ ของสมองแมลงวันหรือเนื้อเยื่อของตัวอ่อน ได้ทำให้งานวิจัยของแมลงวันเฟื่องฟูมานานกว่าสองทศวรรษ โดยการช่วยให้เราสามารถตั้งคำถามทางชีววิทยาใน บริบท ในร่างกายแมลงวันเป็นหัวข้อในอุดมคติสำหรับการบูรณาการกระบวนการระดับโมเลกุลหรือระดับเซลล์ในชีววิทยาของสิ่งมีชีวิตทั้งหมด การวิจัย แมลงหวี่กำลังเฟื่องฟูและควรเป็นไปตามความหวังของเราในอีกหลายทศวรรษข้างหน้า สล็อตเว็บตรงไม่ผ่านเอเย่นต์
