תסיסנית המחקר

תסיסנית המחקר
מיון מדעי

תסיסנית המחקר (שם מדעי: Drosophila melanogaster) הוא מין של זבוב השייך לסוג דרוזופילה במשפחת התסיסניתיים. מכונה לעיתים "זבוב הפירות" (כינוי המשמש למספר מינים שונים).

התסיסנית משמשת כאורגניזם מודל נפוץ כבר מתחילת המאה ה-20 בעקבות עבודותו של צ'ארלס וו וודוורת' (אנ') למגוון רחב של תחומים בביולוגיה, כגון גנטיקה, פיזיולוגיה, מיקרוביולוגיה, מדעי המוח ואבולוציה. נכון לשנת 2020, שישה פרסי נובל הוענקו על מחקרים שבוצעו בתסיסנית המחקר.

הסיבה העיקרית לשימוש הנרחב במין זה הן התכונות הרלוונטיות לעולם המחקר, כגון מחזור חיים קצר וגנטיקה פשוטה – הזבוב הוא בעל גנום של ארבעה כרומוזומים ומספר רב של צאצאים בכל הטלה. מקור המין הוא באפריקה, אך נפוץ בכל העולם. ניתן למצוא תסיסניות בבתים ובמקומות שבהם מוגש אוכל.

מורפולוגיה

לתסיסנית גוף בצבע צהוב-חום כאשר הבטן מעוטרת בטבעות שחורות רוחביות. עינהן אדומות כתוצאה משני פיגמנטים: קסנתומטין שהוא חום ומקורו בטריפטופן, ודרוסופרינים, שהם אדומים ומקורם בGTP. לתסיסנית יש דו-צורתיות זוויגית, המתבטאת בכך שלנקבה יש גוף באורך של כ-2.5 מ"מ, ואילו הזכר קטן יותר ועם גב כהה יותר. מלבד זאת, לזכרים בוגרים ישנו טלאי שחור בבטן, וכן מערכת זיפים על הרגל.

רבייה והתפתחות

התסיסנית עוברת גלגול מלא. מתוך הביצים, באורך של כחצי מילימטר לאחר 12–15 שעות, בוקעות הפגיות אשר גדלות למשך ארבעה ימים שבהם הן מתנשלות פעמיים - כ-24 וכ-48 שעות לאחר הבקיעה. במהלך זמן זה הן ניזונות ממיקרואורגניזמים הנמצאים בפירות ובסוכר של הפירות עצמם. האם מניחה על גבי הביצים צואה, במטרה להקנות לצאצאים מיקרוביום תקין שמקורו בגוף שלה. הזחלים יוצרים גולם, ובמהלך ארבעה ימים עוברים מטמורפוזה לשלב הבוגר.

בתנאי גידול מיטיביים בטמפרטורה של 25 מעלות צלזיוס, אורך החיים של התסיסנית מביצה למוות הוא 50 יום. שלבי ההתפתחות תלויים בטמפרטורה. בטמפרטורה של 28 מעלות צלזיוס התסיסנית יכולה לעבור משלב מביצה ועד בגרות בזמן הקצר ביותר - שבעה ימים, לעומת 8.5 ימים בטמפרטורה של 25 מעלות צלזיוס. פרק זמן זה עולה ל-11 יום בחום גבוה יותר של 30 מעלות בעקבות עקת חום. בטמפרטורות נמוכות יותר שלבים אלו לוקחים זמן רב יותר - 19 יום ב-18 מעלות צלזיוס, ומעל 50 יום ב-12 מעלות צלזיוס. ישנם גורמים נוספים המשפיעים על ההתפתחות. תנאי צפיפות מאריכים את זמן ההתפתחות, והזבובים שבוקעים יהיו קטנים יותר. נקבות מטילות בממוצע 400 ביצים, חמש בכל פעם, לתוך פרי מרקיב או מצע אחר כמו פטריות.

הנקבות מגיעות לבגרות פיזיולוגית כ-8–12 שעות לאחר הגיחה מהגולם. קבוצות נוירונים מסוימות במוח הנקבות נמצאו כמשפיעות על ההתנהגות במהלך הזיווג ובחירת בן הזוג. לדוגמה, הפעלה של קבוצת נוירונים בעצב הבטן מאפשר לנקבה להשהות את תנועת גופה ולכוון את עצמה כלפי הזכר כדי לאפשר הזדווגות. דיכוי של הנוירונים הללו גורם לכך שהנקבה נמצאת בתנועה וההזדווגות אינה מתאפשרת. אותות כימיקליים שונים, כגון פרומונים זכריים מסוגלים להפעיל את הנוירונים הללו.

גנום

הגנום של תסיסנית המחקר רוצף בשנת 2000, ואצור במאגר מידע בשם FlyBase. הגנום מורכב מארבעה זוגות כרומוזומים (2n=8) - זוג אחד של כרומוזומי מין (X,Y) ושלושה זוגות של כרומוזומים אוטוזומאליים הממסופרים 2–4. כרומוזום מספר 4 הוא קצר מאוד. הגנום מכיל 139.5 מיליון זוגות בסיסים ומכיל כ-15,682 גנים, לפי גרסה 73 של הגנום. יותר מ-60% מהגנום הוא DNA לא מקודד המעורב בבקרת שעתוק. קביעת המין בתסיסנית תלויה ביחס המספרי בין כרומוזום X לכרומוזומים האוטוזומליים, ולא מנוכחות כרומוזום Y כמו אצל אדם. למרות שכרומוזום Y כולו נמצא במצב של הטרוכרומטין, דהיינו DNA דחוס, הוא מכיל לפחות 16 גנים אשר רבים מהם נחשבים להיות בעלי פעיליות הקשורות לזכרים.

דמיון לאדם

מחקר שבוצע בשנת 2000 על ידי המכון הלאומי לחקר הגנום האנושי השווה בין גנום האדם לגנום התסיסנית, והעריך שכ-60% מהגנים שמורים בין שני המינים. לכ-75% מהגנים המעורבים במחלות ההומאניות הידועות ישנן התאמה בגנום התסיסנית. לכ-50% מהחלבונים של הזבוב יש הומולוגים יונקיים. התסיסנית המחקרית משמשת כמודל גנטי למספר מחלות אנושיות, כולל מחלות נוירודגנרטיביות כגון מחלת פרקינסון, מחלת הנטינגטון ומחלת אלצהיימר. נעשה שימוש בתסיסנית כדי ללמוד את המנגנונים המעורבים בהזדקנות ועקות חמצון, מערכת החיסון, סוכרת, סרטן ושימוש בסמים.