كيف غيرت ذبابة الفاكهة المتواضعة أربعة مجالات بحثية؟

ذبابة الفاكهة الشائعة (Drosophila melanogaster)، هي حشرة موجودة في كل مكان حول الفاكهة الناضجة. وغالبًا ما تضع بيضها دون أن يلاحظها أحد على المنتجات المتحللة. من المحتمل أن يكون معظمنا قد تناول أجزاء من هذه الذباب دون علمه ودون أي ضرر واضح. إن أهمية ذبابة الفاكهة تمتد إلى ما هو أبعد من دورها كآفة منزلية. لأكثر من قرن من الزمان، كانت ذبابة الفاكهة والبحث العلمي رفيقان لا يفترقان. ولولا هذه الحشرات الصغيرة، لما حدثت العديد من الاكتشافات العلمية الرائدة.

ملائمة بطبيعتها للعلم

تتميز ذبابة الفاكهة بأنها حشرة تحظى باهتمام علمي كبير، على عكس معظم الأنواع غير الضارة. هناك العديد من الخصائص التي تجعلها كائنًا مثاليًا للبحث مثل حجمها الصغير، وسهولة التغذية، ودورة حياتها السريعة، ومعدل التكاثر العالي.

وبخلاف هذه المزايا الطبيعية، فإن عقودًا من تطوير الأدوات الجينية دفعت أبحاث ذبابة الفاكهة إلى الأمام. تُمكن هذه الأدوات من إنشاء أي متغير جيني مرغوب فيه تقريبًا. على سبيل المثال، يمكن للباحثين تعديل جين ذبابة الفاكهة لإنتاج بروتين فلوري أو حتى إدخال جينات من كائنات حية أخرى لدراسة تأثيراتها.

يفسر هذا الجمع بين الملاءمة الطبيعية والأدوات الوراثية المتقدمة الدور البارز الذي تلعبه ذبابة الفاكهة في أربعة مجالات بحثية رئيسية على الأقل.

ذبابة الفاكهة والبحث العلمي

1) فهم الجينات

تم تأسيس المفهوم الأساسي للجينات الموجودة على الكروموسومات لأول مرة من خلال الدراسات التي أجريت على ذبابة الفاكهة، وتحديدًا من خلال تجارب التهجين التي شملت الذباب الأحمر العينين والذباب أبيض العينين المتحول. وعلى الرغم من إجراء هذه التهجينات الكلاسيكية منذ أكثر من قرن من الزمان، فإنها تظل أداة قيمة لإثبات مبادئ الوراثة.

وتظل ذبابة الفاكهة أيضاً مصدراً قوياً للاكتشافات البيولوجية. فقد تم تسلسل جينومها في تسعينيات القرن العشرين. وتم ذلك جزئياً كمحاولة تجريبية لتجميع الجينوم البشري، ولكن أيضاً للسماح بمقارنة الجينات بين الحيوانات.

كما تظهر العديد من جينات ذبابة الفاكهة علاقات واضحة بجينات بشرية محددة، بما في ذلك حوالي 65% من الجينات المرتبطة بالأمراض البشرية. وهذا يسمح بإجراء البحوث في العمليات من التطور الجيني وتطور المرض إلى التعلم والشيخوخة في ذبابة الفاكهة.

2) فهم تلف الأنسجة

تختلف الحيوانات كثيراً في قدرتها على تجديد أجزائها التالفة. على سبيل المثال، إذا قطعت بعض الديدان المسطحة إلى نصفين، فإن كلا القسمين قادر على تجديد بقية الجسم.

ورغم أن هذه النماذج رائعة، إلا أنها لا تقدم نموذجاً جيداً للقدرة البشرية الأكثر تواضعاً على التئام الجروح. إن ذبابة الفاكهة تتألف مثل البشر من العديد من الأنسجة المعقدة. وهذا كان حاسمًا في رسم خرائط التفاعلات الجزيئية التي تشارك في السماح للخلايا بالهجرة والترابط معاً لإصلاح تلف الأنسجة.

ولعل من المدهش أن ذبابة الفاكهة تشكل أيضاً نموذجاً مفضلاً لبحوث السرطان، نظراً لقصر عمرها (لا يزيد عن بضعة أشهر حتى في ظل الظروف المثلى).

حيث يقدم بدائل للطرق التقليدية القائمة على زراعة الخلايا لتقييم نشاط العقاقير العلاجية الكيميائية، والتي لا تستطيع أن تعكس التعقيدات المحيطة بكيفية تفاعل الورم مع الأنسجة المحيطة، وهي تحظى بشعبية خاصة في فحص التركيبات الفعالة من العلاجات العلاجية الكيميائية.

3) فهم السيطرة على الأمراض

يتم استخدام بكتيريا الولبخية (Wolbachia bacteria) المعزولة من ذبابة الفاكهة لقمع انتقال مرض حمى الضنك والأمراض الفيروسية البشرية الأخرى التي تنتقل عن طريق البعوض. حيث يتم نقل سلالة من الولبخية تعيش داخل أنسجة ذباب الفاكهة وتنتقل من الأم إلى النسل عن طريق الحقن المجهري إلى بعوض الزاعجة (Aedes mosquitoes).

تتفاعل بكتيريا الولبخية مع الفيروسات بطريقة تمنع تراكم الفيروسات في الغدة اللعابية للبعوض. وقد منع هذا العمل بالفعل العديد من حالات انتقال حمى الضنك في شمال أستراليا وفي العديد من البلدان في الخارج.

• كيف يختلف الرجال والنساء في تخزين الدهون في الجسم؟
• اكتشاف ثوري يعيد أمل الحمل الآمن للنساء الكبار في السن
• علماء يكشفون عن شجرة عائلة جديدة للطماطم والبطاطس!
• لماذا رفض بيرلمان تسلم الجوائز العالمية في الرياضيات؟
• كيف يساهم فقدان التنوع البيولوجي في انتشار الأوبئة؟

4) فهم التطور

توفر ذبابة الفاكهة أنظمة تجريبية مفيدة للتحقيق في التطور. وخاصة في سياق الحفاظ على الأنواع المهددة بالانقراض.

أثبت هذا العمل قيمة الحفاظ على التنوع الجيني في الأنواع المهددة بالانقراض للحفاظ على قدرتها على التطور ومقاومة آثار المرض وتغير المناخ. حيث يتم تتبع مجموعات ذبابة الفاكهة على أرض الواقع حاليًا لمعرفة ما إذا كانت الأنواع تتكيف مع الظروف الأكثر دفئًا وجفافًا التي نمر بها.

المصدر

‘One of the most important species for science’: how the humble fruit fly transformed 4 fields of research | the conversation