Муха дрозофила — описание насекомого, виды, численность, чем питается

Муха Дрозофила: основные признаки

Трудно различимая на глаз, муха узнаваема по своим небольшим размерам и скорости освоения любимой и благоприятной территории.

Из-за небольшого размера (1,5-3 мм) такое существо можно внимательно рассмотреть только под микроскопом.

Мелкое насекомое имеет коричневую, черную или коричневую окраску спинки. Под поверхностью тела намного проще. Крылья прозрачные и всегда длиннее тела.

У мух дикого типа ярко-красные глаза. При различных мутациях зрительный орган может приобретать коричневую, темную, оранжевую и даже белую окраску.

Самки, достигающие около 2,5 мм, часто крупнее самцов, имеют округлое брюшко с большим количеством хитиновых пластинок и темными полосами на теле. У самцов их меньше и крайняя полоса всегда шире остальных.

Мужские особи характеризуются цилиндрическим телом с небольшими щетинками у основания.

Систематика

Насекомое относится к подроду Sophophora (англ.) русского рода Drosophila. Этот род оказался парафилетическим, что создало возможность его разделения и выделения Sophophora в самостоятельный род. В таком случае название вида будет изменено, что вызовет неудобства из-за огромного количества посвященных ему работ. Было предложено в виде исключения из правил сделать D melanogaster типовым видом рода, чтобы он сохранил название в случае разделения. Однако в 2010 году Международная комиссия по зоологической номенклатуре отклонила это предложение.

Питание и места обитания

Муха получила широкое распространение в странах с тропическим и субтропическим климатом.

Напористая и проворная, она входит в дома людей и отношения, которые ей подходят, разными способами.

• Возможна перевозка в ящиках с фруктами из южных стран.
• Легко прикрепляется к шерсти домашних животных во время прогулок на свежем воздухе.
• Способен перемещаться по вентиляционным шахтам в поисках постоянного дома.
• Появляется на плохо вымытых и оставленных теплыми фруктах и ​​овощах.
• Заходит в комнату с приобретенным комнатным растением.
• Яйца могут попасть в дом на подошвах обуви с липким комком земли.

Привлеченные запахами брожения и кислоты, маленькие обитатели всегда ищут для себя подходящее лакомство:

• пищевые отходы, выброшенные и забытые на несколько дней в мусорном ведре;
• пятна сока и следы других жидкостей, которые не оттираются на полу и других поверхностях;
• испорченные фрукты и овощи;
• любые продукты, оставленные в теплом месте с признаками порчи;
• следы жизнедеятельности домашних животных (пот и экскременты).

Полёт дрозофилы

Крылья мухи способны раскачиваться с частотой до 250 раз в секунду. Полет состоит из прямолинейных движений, чередующихся с быстрыми поворотами, называемыми саккадами. При таких поворотах мушка успевает повернуться на 90 градусов менее чем за 50 миллисекунд.

У дрозофилы и, возможно, у многих других мух зрительные нервы идут прямо к мышцам крыльев (тогда как у других насекомых они всегда сначала идут к мозгу), что резко увеличивает их реакцию.

Долгое время считалось, что летные характеристики плодовых мушек определяются вязкостью воздуха, а не инерцией их тел. Недавние исследования Майкла Дикинсона и Розалин Саяман показали, что когда муха поворачивает, она сначала ускоряется, затем замедляется в повороте, а затем снова ускоряется в конце поворота. Это показывает, что преобладающей силой здесь является инерция, как и в случае с крупными летающими животными.

Жизненный цикл

За всю свою жизнь в гниющей пище одна особь может отложить более четырехсот яиц.

При подходящих условиях (влажность и тепло) невидимые глазу личинки появляются уже после первых суток.

В течение следующих пяти дней они будут развиваться, питаясь микроорганизмами или соком фруктов, на которых их оставили. За это время маленькое существо превратится в куколку и останется в этой стадии еще на пять дней. И вскоре из развивающейся куколки появится молодая мушка.

Собственно процесс развития мухи (от откладки яиц до выхода молодого насекомого) в разных условиях занимает от 10 до 20 дней.

В результате превращений молодая особь уже через несколько дней становится полностью половозрелой. В отличных условиях обитания муха способна прожить от недели до пары месяцев.

Внешнее строение, окраска

Самка (слева) и самец D melanogaster

У дрозофилы красные глаза и желто-коричневая окраска с поперечными черными кольцами поперек брюшка. Половой диморфизм ярко выражен: длина тела самки около 2,5 мм, тогда как самцы заметно мельче, задняя часть тела темнее. Для новичков, пытающихся определить пол мухи с помощью бинокля или увеличительного стекла, пожалуй, самой яркой чертой является полностью черный кончик брюшка самца, а также скопление заостренных щетинок, окружающих анус и гениталии самца.

Особенности характера

Несмотря на свои небольшие размеры, плодовые мушки достаточно устойчивы к изменяющимся условиям окружающей среды. Например, изучаемые генетиками виноградные насекомые начали активно размножаться при воздействии электромагнитного излучения и при повышении влажности окружающей среды.

Самцы проходят жесткий половой отбор, издают привлекательные звуки (брачные песни) с помощью колебаний крыльев и прижимаются к самке.

Как показывают эксперименты, женщины могут формировать сексуальные предпочтения. Они запоминают спаривание самцов с другими самками, а затем отбирают их для размножения.

Маленькие существа тщательно выбирают места для откладывания яиц и располагают их группами, оберегая от возможных нападений хищников.

Мухи покрывают яйца особым покрытием из восковых молекул и веществ, обладающих отпугивающим действием, а также укрепляющих потомство на поверхности.

Откуда берутся дрозофилы?

Дрозофил нельзя назвать хорошими летунами, поэтому чаще всего они сами проникают в квартиры и дома из мест, расположенных рядом, либо их заносят жильцы, сами того не подозревая. Мошки могут залететь в окно, их может принести собака или кошка, пришедшие с прогулки.

С фруктов и овощей

Плодовые мушки-дрозофилы чаще всего попадают в дома с фруктами или ягодами, купленными на рынке или собранными в саду. Это не обязательно должны быть взрослые насекомые. Может быть, некоторые из плодов отложили яйца. Из них появятся личинки, которые вскоре станут взрослыми плодовыми мушками.

Из земли

Еще один способ появления мухи – садовая земля. Вне зависимости от того, взят ли грунт с огорода или куплен в магазине специальный грунт, его могут атаковать насекомые.

Через вентиляцию

У дрозофилы прекрасное обоняние, и, почувствовав аромат гниющих фруктов или перебродившего компота, насекомое прилетит из любой соседней комнаты. Мошки могут попасть в квартиру от соседей и из подвала.

С комнатных растений

Самки часто откладывают яйца на растения в горшках или в землю. Чрезмерная влажность почвы, некоторые виды удобрений провоцируют бурное развитие насекомых, и вскоре в доме появляется полчище мелких комаров.

Из остатков еды

Остатки еды на грязной посуде, уборка овощей и фруктов в мусорном ведре – все это издает специфический запах, привлекающий насекомых. Если на кухне появились плодовые мушки, то даже после того, как мусор убран, они какое-то время будут кружить, ожидая новой порции.

Определение пола

Для дрозофилы характерна детерминация пола XY. В отличие от человека, у дрозофилы пол определяется не наличием Y-хромосомы, а отношением числа Х-хромосом к числу гаплоидных наборов аутосом. При соотношении равном 1 особь развивается в самку, а при соотношении 1/2 в самца. При нарушении формируются стерильные особи: так называемые интерсексуалы (если это соотношение между 1/2 и 1), суперсамцы (соотношение меньше 1/2) и суперсамки (соотношение больше 1). Наличие Y-хромосомы никак не влияет на пол, но мужчины без нее бесплодны, так как в ней находятся гены, отвечающие за сперматогенез.

Ключевым геном, определяющим пол дрозофилы, является ген летального пола (sxl). Именно различие в альтернативном сплайсинге этого гена приводит к различиям между двумя полами. Так называемые гены-числители (numerator) (sis-a, sis-b (sisterless-a, Sirless-b), runt (рант)), расположенные в Х-хромосоме, и гены-знаменатели (знаменатель) (dpn (невозмутимый), da (бездочерний), emc (extramacrohaeta) и др.), расположенные в аутосомах. Оба являются факторами транскрипции, соотношение которых определяет альтернативный сплайсинг гена sxl. Активаторы (числители) и репрессоры (знаменатели) способны образовывать комплексы. В зависимости от соотношения количества этих генов активаторы будут либо преодолевать действие репрессоров, либо репрессоры будут подавлять активность активаторов. В первом случае (при соотношении X_A=1, женский генотип) ген sxl начнет читаться с проксимального (раннего) промотора. В дальнейшем при альтернативном сплайсинге будет образовываться активный белковый продукт sxl, который является фактором сплайсинга и, связываясь со своей пре-мРНК, фиксирует этот вариант сплайсинга. Во втором случае, если репрессоры подавляли активаторы (соотношение X_A=0,5 — мужской генотип), транскрипция sxl начнется с дистального (позднего) промотора. При этом образуется неактивный белок, так как не вырезается «мужской экзон» (третий), где находится стоп-кодон УГА, препятствующий образованию полноценной мРНК.

Белковый продукт самки sxl является активным фактором сплайсинга не только собственной РНК, но и пре-мРНК гена-трансформера (tra). У самцов sxl неактивен как фактор сплайсинга, поэтому продукт гена трансформатора также является неактивным белком.

Следующим шагом в каскаде является ген Doublesex (dsx). У самок белок tra (вместе с tra-2, функционирующим у обоих полов) модифицирует сплайсинг, приводя к образованию белка DsxFem (женская версия). У самцов этой модификации не происходит, сплайсинг происходит иначе, и образуется другой белок — DsxM (мужской вариант). Эти белки являются факторами транскрипции, влияющими на активность генов, ответственных за развитие фенотипического пола.

Дозовая компенсация активности X-хромосом

У мужчин концентрация белков, закодированных на Х-хромосоме, примерно такая же, как у женщин, хотя у них самих Х-хромосом в два раза меньше. Это означает, что у дрозофилы существуют механизмы, создающие дозовую компенсацию, отличную от человеческого — у самок выключается одна из Х-хромосом, а у самцов дрозофилы интенсивность транскрипции с единственной Х-хромосомы увеличивается в 2 раза. Это видно на цитологических препаратах, где отчетливо видно, что Х-хромосома самца примерно на 25% более рыхлая, чем Х-хромосома самки, содержит в 1,5 раза больше негистоновых белков. Этот эффект обусловлен активностью некоторых белков: msl-1, msl-2, msl-3, mle и гистона H4 с ацетилированным лизином в положении 16. Ключевую роль в включении этого механизма играет взаимодействие между генами msl-2 и пресловутым sxl. Если белок sxl в норме (как у женщин), он связывает мРНК msl-2 в так называемых областях UTR, тем самым репрессируя трансляцию. То есть у самок нет белка msl-2, а у самцов есть. А в присутствии белка msl-2 другие упомянутые белки (msl-1, msl-3, mle и H4Ac16) также могут связываться с ДНК, делая ДНК более рыхлой, облегчая транскрипцию с Х-хромосомы.

Геном мушки плодовой

Геном плодовой мушки содержит 4 пары хромосом:

• 3 аутосомы (2, 3, 4);
• 1 пара в год.

Первая, вторая и третья хромосомы метацентричны. Что касается четвертой хромосомы, то она маленькая, заостренная.

Ученые провели ряд исследований и доказали, что геном дрозофилы включает 132 миллиона пар оснований и состоит из 14 тысяч генов.

Набор функций полного набора хромосом, который может быть только в клетках биологического типа (кариотипа), равен 8 хромосомам (2m).

Важно: Подобный геном имеет не только плодовая мушка, но и многие другие двукрылые насекомые.

Сходство плодовой мушки с человеком

Мало кто знает, но 60,99% существующих заболеваний, наблюдаемых у людей, имеют сходство в генетическом коде обыкновенной плодовой мушки-дрозофилы. При этом 49,79% белковых последовательностей обнаружены у млекопитающих.

Из-за этого сходства исследователи используют дрозофилу для генетического моделирования и изучения механизмов серьезных заболеваний, таких как:

• рак;
• диабет;
• болезнь Паркинсона;
• наркотическая зависимость;
• болезнь Альцгеймера.

Важно: Благодаря таким наблюдениям и экспериментам ученые разрабатывают способы борьбы с недугами.

Определение пола вредителя

Несмотря на некоторое сходство в генетическом коде, у мух есть и отличия от человека. Пол насекомого определяется отношением числа Х-хромосом к числу гаплоидных наборов парных хромосом. У человека пол определяется Y-хромосомой.

Для удобства рассмотрим таблицу.

Х-хромосомы	Гаплоидные наборы аутосом	Хромосомные отношения (из первых двух столбцов)	Секс
1	2	0,5	Женский (обычный)
1	3	0,(3)	Мужчины (супер)
2	2	1	Женский (обычный)
2	3	0,(6)	С двумя этажами
3	2	1,5	Женщины (супер)
3	3	1	Женский
4	4	1	Женский

Из таблицы видно, что самец получается при соотношении хромосом к аутосомам 0,5 или 0, (3).

Что касается основного гена, определяющего пол, то он летальный для пола. Отличительной чертой пола является альтернативный сплайсинг этого гена.

Природные враги

Как и большинство насекомых, откладывающих яйца, плодовые мушки должны тщательно оберегать свои яйца. В природе, например, летающая оса может заразить ядом личинку дрозофилы и отложить в ней свои яйца. Вылупившаяся будущая оса съест личинку мухи изнутри.

Некоторые особи могут сопротивляться яду, выделяя опасные для осы вещества с клетками крови.

Опасность для взрослых представляют насекомоядные растения, произрастающие в теплом и умеренном тропическом климате. Они привыкают к живой добыче, которую привлекают цветом, запахом или сладкими выделениями.

Насекомые, попавшие в ловушки, перевариваются ферментами плотоядных растений и служат дополнительным источником пищи. Такие растения часто покупают специально для борьбы с назойливыми мухами в домах и квартирах.

Главный враг дрозофилы — собственное подрастающее поколение личинок (каннибалов).

Чтобы исключить питание яйцами, оба родителя делают покрытие на кладке специальной восковой пленкой, пропитанной феромонами. Созданный слой маскирует яйца и отпугивает личинок, но при малейшем повреждении становится их легкой добычей.

Виды мухи дрозофила

Любовь к теплу и быстрая мутация позволяют насчитать на территории России более сотни различных видов этих насекомых.

Hydei

Нелетающий вид плодовой мушки с маленькими, недоразвитыми крыльями или вообще без крыльев.

Отличается светлым оттенком глаз и телом с разным оттенком коричневого цвета. Передвигается ползком и прыжками.

В природе служит дополнительным кормом для наземных лягушек и большинства видов жаб.

Из-за больших размеров по сравнению со своими собратьями часто используется аквариумистами в качестве источника белка и витаминов для рептилий, земноводных и насекомых.

Melanogaster

Бескрылые насекомые среднего размера с полосатым желтым брюшком и красными глазами. Цвет меняется с ростом и становится ярче.

Популярный тип, используемый в научных исследованиях, называемый «генным конструктором». Благодаря короткому жизненному циклу вид помогает изучать процессы, происходящие в больном и измененном организме, и корректировать их на генном уровне.

Используется для моделирования многих заболеваний человека, в том числе болезни Альцгеймера и возрастных изменений в организме. Мух используют при изучении механизмов возникновения рака или наркомании.

Чернобрюхая

Летающая особь весит примерно полтора грамма и имеет длину 2-3 мм. Всегда с темным брюхом и желтоватой или коричневой спиной.

За всю свою жизнь она успевает отложить около 300 белых яиц. Легко приспосабливается к питанию, распознает запахи гниения.

Нередко они заселяют цветочные горшки при частом переливе почвы, постепенно уничтожая домашнее растение.

Плодовая

Взрослые мухи этого вида достигают 3,5 мм в длину и оснащены коричневым телом и красным оттенком в глазах.

Комплекс резидентов на складах и участках по переработке соков и овощных консервов.

Может быстро поселиться на кухне в теплое время года в помойке с гнилыми пищевыми остатками или на случайно забытой мокрой тряпке.

Дрозофила как объект разведения

Плодовые мушки из-за их скорости размножения долгое время были популярным продуктом питания в террариумах. Массовое разведение дрозофилы в пищу особенно важно для любителей мелких амфибий и рептилий, особенно представителей семейства ядовитых лягушек-древолазов (Dendrobatidae). Чаще всего выращивают различные бескрылые формы мух, которых гораздо легче отловить от террариумных животных. Любителями разработано множество рецептов питательных сред для массового выращивания плодовых мушек. Drosophila melanogaster иногда культивируется в качестве дополнительного живого корма для аквариумных рыб.

Хромосомы мухи дрозофила

Наличие всего четырех пар хромосом в геноме плодовых мушек сделало их ценным объектом научных исследований.

Маленькие существа позволяют совершать невероятные генетические открытия, благодаря особенностям:

• Короткий этап разработки (до двух недель) способствует быстрому получению необходимых результатов.
• С помощью изученного материала появилась возможность замены поврежденных участков генов с отслеживанием изменений в новых поколениях.
• Отличная плодовитость позволяет в режиме реального времени отслеживать несколько групп, находящихся в разных средах и условиях одновременно.
• Скромные формы позволяют содержать в лабораториях большое количество насекомых одновременно.

Поведенческая генетика

Молекулярный биолог Сеймур Бензер и его коллега Рон Конопка опубликовали часы-мутанты дрозофилы в 1970-х годах. В своей работе ученые описали мутацию в первые часы жизни, которая повлияла на поведение насекомого.

В отличие от животных, жизненный ритм дрозофилы сильно отличался. Они могли активно двигаться или отдыхать в любое время. Исследования проводились в течение 28 лет. За столь длительный период биологи доказали, что мутация затрагивает гены, отвечающие за молекулярные и биохимические часы. «Сторожевые» клетки, влияющие на активность вредителя, расположены в центральном мозге насекомого.

Численность и охранный статус

Многочисленные семейства, живущие практически в каждом уголке планеты, являются на сегодняшний день самыми распространенными насекомыми.

Качество быстрого размножения малышей и приспособляемость к меняющимся факторам обусловливают устойчивость и неуязвимость популяции дрозофилы.

Еще живя в теплых странах, маленькие существа передвигаются в перевозимых контейнерах, активно пополняя свои ряды на вновь заселяемых территориях.

Почему в доме появляются мухи дрозофилы и чем они вредны?

Чаще всего плодовые мушки появляются в доме случайно. Факторами, повышающими вероятность того, что квартира будет интересна насекомым, являются:

• скоропортящиеся фрукты или овощи, открытый компот или вазочка с вареньем;
• мусор, грязная посуда, остатки еды на столе;
• остатки алкоголя в стаканах или невскрытых бутылках;
• обильная подкормка цветов органическими удобрениями;
• обильный полив комнатных растений.

Как упоминалось выше, плодовые мушки не опасны для человека или домашних животных. Но после того, как в доме появляются плодовые мушки, домочадцы начинают испытывать дискомфорт от мелких насекомых, беспорядочно перемещающихся в воздухе, которые то и дело попадают в пищу, затем в воду, затем в рот или нос. Кроме того, если съесть фрукты или ягоды с личинками мошек, результатом может стать расстройство желудка и проблемы с кишечником.

Как бороться с плодовыми мушками?

Борьбу с дрозофилами нужно начинать с устранения источника, который их привлекает. Уборка кухни, правильное хранение продуктов, вынос мусора – обязательные первые шаги. После этого можно заняться непосредственно уничтожением насекомых. Для этого применяется:

• ловушки (покупные и самодельные);
• репелленты (особенно эффективны ароматы лаванды, мяты, эвкалипта, лемонграсса);
• курение с камфарой;
• инсектицидные препараты;
• фумигаторы;
• народные средства (пряности, томатная ботва, нашатырный спирт, скипидар).

Лучше всего использовать несколько средств одновременно, это поможет гораздо быстрее справиться с мошкарой.

Интересные факты об винной мухе

Эдиксмулер помог американскому зоологу и генетику Томасу Моргану получить Нобелевскую премию. За тридцать лет работы им было изучено пятнадцать миллионов особей.

У винной мухи один из генов отвечает за сердечную деятельность. Сходство с человеческими генами (более 60%) облегчает работу ученых в борьбе с различными нарушениями в работе сердца, а также в борьбе со старением организма.

Поведенческие модели также имеют сходство с людьми. Например, отвергнутые крылатые кавалеры в исследовании ученых чаще брали чашку с добавлением алкоголя, со стоящей рядом посудой со сладким свежим лакомством. Обладая устойчивостью к отравлению алкоголем, мухи по праву получили свое название. При ощутимой опасности (10% спирт вызывает апатию и заторможенность крохи) мелкие насекомые продолжали насыщаться перебродившей массой, формируя привыкание.

С 2014 года плодовые мушки участвуют в полетах в космос, отправляясь туда в специальных контейнерах на разных стадиях развития. В результате исследований стало возможным отслеживать реакцию генов на условия невесомости и скорость возвращения к норме.

Удивительно: в необычных условиях маленькие «космонавты» размножаются гораздо активнее.

Эксперименты показали, что муха предпочитает выбирать менее калорийную пищу. При недостатке питательных веществ он проявляет мало интереса к производству потомства и со временем вообще перестает откладывать яйца.

Как работают клетки организма, можно ли побороть различные недуги и начавшееся старение? Ответ найден с помощью едва заметной мухи, которая проживает свою короткую жизнь на благо науки для человека.