Drosophila melanogaster: características, genética, ciclo de vida
Drosophila melanogaster es un insecto díptero que mide cerca de 3 mm y se alimenta de frutas en descomposición. Se le conoce también como mosca de la fruta o mosca del vinagre. Su nombre científico proviene del latín y significa “amante del rocío de vientre negro”.
Esta especie es ampliamente usada en genética por presentar una serie de ventajas que la hacen un organismo ideal para este tipo de estudios. Entre estas características están su facilidad de mantenimiento en cultivo, ciclo de vida corto, un número reducido de cromosomas, y presentar cromosomas politénicos.
Otras valiosas características de Drosophila melanogaster para estudios genéticos es que, debido al reducido número y tamaño de sus cromosomas, es fácil estudiar en ellas procesos de mutaciones. Adicionalmente, más de la mitad de los genes que codifican enfermedades en humanos tienen su equivalente detectable en esta mosca.
Índice del artículo
- 1 Características
- 2 Dimorfismo sexual
- 3 Ciclo de vida
- 4 Historia
- 5 Taxonomía y clasificación
- 6 Genética y cariotipo
- 7 Mutaciones
- 8 Referencias
Drosophila melanogaster es un insecto díptero, es decir, posee un solo par de alas membranosas en lugar de dos pares, como ocurre en otros insectos. Es un organismo dioico, es decir, que presenta sexos separados. Adicionalmente, presenta dimorfismo sexual.
La especie mide cerca de 3 mm, siendo la hembra ligeramente más grande que el macho. Su cuerpo está formado por tres tagmata (regiones): cabeza, tórax y abdomen. El número de segmento de la cabeza (6) y el tórax (3) es similar en machos y hembras, mientras que el número de segmentos del abdomen es mayor en hembras (7) que en machos (6).
Los seis segmentos cefálicos están fusionados y el primero se reconoce porque porta las antenas, las cuales están formadas por tres piezas denominadas artejos. Los tres segmentos del tórax también están fusionados y cada uno de ellos porta un par de patas. Las alas están insertas en el segundo segmento del tórax.
La diferencia en el número de somitos abdominales en ambos sexos es debida a la fusión, en los machos, de los dos últimos segmentos.
Como su nombre lo indica, las moscas de esta especie presentan el vientre de color oscuro, sin embargo, existen mutaciones que pueden afectar la cantidad y distribución de pigmentos en su cuerpo, dándoles una coloración amarilla, o totalmente negra.
Una característica de esta especie, a nivel cromosómico, es que presentan cromosomas gigantes (politénicos) en las glándulas salivales. Los cromosomas politénicos son cromosomas que han experimentado 10 o más series de replicaciones del ADN, pero permanecen en estado de interfase, es decir no ocurre división celular.
Como ya se indicó, las hembras son ligeramente de mayor tamaño que los machos y presentan un somito abdominal adicional. Otras características que permiten diferenciar machos de hembras son:
La presencia de un grupo de setas muy gruesas en el primer par de patas de los machos. Estas setas reciben el nombre de peine sexual y su función es sujetar a la hembra durante la cópula.
Por último, la hembra posee placas ovipositoras, que al igual que las placas anales, presentan una coloración clara. Mientras que el macho posee arco genital y pene, que junto con las placas anales, son de coloración oscura.
El ciclo de vida de Drosophila melanogaster es corto, en promedio se dice que dura entre 15 y 21 días. Sin embargo, su longevidad puede variar dependiendo de las condiciones ambientales, principalmente por la temperatura del medio donde se encuentre.
Por ejemplo, moscas cultivadas en ambientes con una humedad relativa de 60% presentan un ciclo de vida de unos 10 días, si son mantenidas a temperatura de 25 ºC; mientras que si la temperatura es de solo 20 ºC dura 15 días. Sin embargo, a 29ºC pueden alcanzar a vivir 30 días si las condiciones de humedad son adecuadas.
Tras la cópula, la hembra coloca hasta 500 huevos de aproximadamente 0,5 mm de longitud, de los cuales eclosionarán las larvas después de 24 horas de desarrollo embrionario. El desarrollo larval comprende tres estadios de aproximadamente un día de duración para cada uno de ellos.
Tras esta etapa larval prosigue una etapa de pupa que demora 4 días. La pupa sufrirá una metamorfosis total para dar paso a un adulto, el cual alcanza la madurez sexual 12 horas después de haber emergido de la pupa.
Los primeros investigadores en emplear a Drosophila melanogaster como objeto de estudios genéticos fueron Thomas Hunt Morgan y colaboradores en 1910. Estos investigadores, de la Universidad de Columbia (EE.UU), estudiaban a los insectos en un laboratorio bautizado como la “sala de las moscas”.
El medio de cultivo que empleaban Morgan y sus colaboradores para mantener las moscas eran botellas de leche. Hoy en día se emplean medios más sofisticados que incluyen frutas maceradas y preservativos químicos para su mantenimiento.
El ciclo de vida corto, y el alto número de crías que pueden obtenerse en poco tiempo, permitió que esta mosca pudiera ser empleada para comprender mecanismos relacionados con la herencia ligada al sexo, la expresión fenotípica debida a alelos múltiples, interacción entre genes, así como para la elaboración de mapas genéticos.
Debido a su importancia en estudios genéticos, fue uno de los primeros organismos a los cuales se les estudió su genoma. En el año 2000, se conoció que Drosophila melanogaster poseía más de 13.500 genes, gracias a esfuerzos de instituciones públicas y privadas.
Más de un siglo después de los primeros estudios de Morgan y colaboradores, la mosca de la fruta sigue siendo ampliamente utilizada como modelo genético para comprender diferentes enfermedades humanas, que van desde enfermedades metabólicas y del sistema inmunológico, hasta enfermedades neurodegenerativas como Parkinson y Alzheimer.
La mosca de la fruta es un insecto. El ordenamiento tradicional de los artrópodos incluye a los insectos (o hexápodos) junto a los ciempiés, milpiés, sínfilos, paurópodos y crustáceos, dentro del grupo de los artrópodos mandibulados.
Clasificaciones más recientes excluyen a los crustáceos del grupo y colocan al resto en el subphylum Uniramia. Sin embargo, estudios moleculares apuntan a que los insectos estarían emparentados con algunos crustáceos inferiores, siendo estos últimos un grupo polifilético.
En cualquier caso, las moscas de la fruta pertenecen al orden Diptera, suborden Brachycera y a la familia Drosophilidae. El género Drosophila está conformado por unos 15 subgéneros y cerca de 2000 especies.
La especie D. melanogaster fue descrita por Maigen en 1830, y pertenece al subgénero Sophophora, el cual contiene cerca de 150 especies divididas en 10 subgrupos diferentes, perteneciendo D. melanogaster al subgrupo melanogaster
El cariotipo es el conjunto de cromosomas que presenta cada célula de un individuo, después del proceso en el que se unen los pares de cromosomas homólogos durante la reproducción celular. Este cariotipo es característico para cada especie particular.
El cariotipo de Drosophila melanogaster está formado por un par de cromosomas sexuales y tres pares de cromosomas autosómicos. Estos últimos están identificados secuencialmente con los números 2-4. El cromosoma 4 es de un tamaño mucho menor que el del resto de sus compañeros.
A pesar de presentar un par de cromosomas sexuales, la determinación del sexo en esta especie está controlada por la relación entre el cromosoma sexual X y los autosomas, y no por el cromosoma Y como ocurre en humanos.
El genoma, por su parte, es el conjunto de genes contenidos en estos cromosomas, y en la mosca de la fruta está representado por cerca de 15.000 genes compuestos por 165 millones de pares de bases.
Las bases nitrogenadas forman parte del ADN y del ARN de los seres vivos. En el ADN forman pares, debido a la conformación de doble hélice de este compuesto, es decir, una base de una hélice se empareja con una base en la otra hélice de la cadena.
Una mutación puede ser definida como cualquier cambio que ocurre en la secuencia de nucleótidos del ADN. En Drosophila melanogaster ocurren diversos tipos de mutaciones, tanto silenciosas, como de expresión fenotípica evidente. Algunas de las más conocidas son:
El desarrollo de las alas en Drosophila melanogaster está codificado por el cromosoma 2. Mutaciones en este cromosoma pueden ocasionar el desarrollo anormal de las alas, ya sea en tamaño (alas vestigiales) o en la forma (alas curly o curvadas).
La primera de estas mutaciones es recesiva, es decir, para que se manifieste fenotípicamente, el gen mutante debe ser heredado del padre y de la madre simultáneamente. En cambio, el gen mutante de las alas curvadas es dominante, sin embargo, solo se manifiesta cuando el portador es heterocigoto, pues los homocigotos no son viables.
También es posible la aparición de organismos carentes totalmente de alas.
Los ojos de la mosca de la fruta normal son de color rojo. Una mutación en el gen que codifica este color puede ocasionar que este trabaje solo parcialmente o que no se manifieste en absoluto.
Cuando la mutación afecta parcialmente el gen, se produce una cantidad de pigmento menor a la ordinaria; en este caso, los ojos adquieren una coloración naranja. Por el contrario, si el gen no trabaja, los ojos serán completamente blancos.
Otra mutación ocurre en el gen que codifica la información para el desarrollo de los ojos. En este caso, las moscas se desarrollaran hasta la edad adulta, pero sin ojos.
Mutaciones en el gen que codifica el desarrollo de las antenas pueden ocasionar, eventualmente, que en lugar de las antenas se desarrollen un par de patas en la cabeza.
La producción de pigmentos y su distribución en el cuerpo está controlada por distintos genes en Drosophila melanogaster. Una mutación en el cromosoma sexual X puede ocasionar que los mutantes sean incapaces de producir la melanina, por lo cual su cuerpo será de color amarillo.
En cambio, una mutación en el cromosoma autosoma 3 puede afectar la distribución del pigmento corporal en este caso el pigmento se acumula en todo el cuerpo, por lo cual este será de color negro.
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