Meyve sineği ya da sirke sineği olarak bildiğimiz Drosophila, Diptera takımından Drosophilidae familyasının bir üyesidir. Çoğunlukla fermente olmuş meyvelerde bulunması sebebiyle “meyve sineği” ismini almıştır. Bir model organizma olarak ünlü olmaya 20. yüzyılda Kolombiya Üniversitesi’ndeki Morgan Laboratuvarı’nda yapılan çalışmalar ile başlamıştır. Şimdi ise dünya üzerinde yaklaşık 1800 laboratuvar için bir model organizmadır.[1]

Dağılımı

Sahraaltı Afrika kökenli olduğu düşünülen D. melanogaster 1830 yılında Meigen tarafından tanımlanmıştır. Afrika dışına ilk çıkışı yaklaşık olarak 10.000-15.000 yıl önce Avrupa ve Asya’ya göç etmesiyle başlamıştır. Kuzey Amerika ve Avusturalya’ya daha yakın zamanda göç etmiştir. Çürüyen meyvelerle beslenmesi sayesinde bir insan kommensali olan Drosophila’nın yayılışı, insanların da göçleriyle beraber hız kazanmıştır.[1, 2]

Morfoloji

Yabani Drosophila melanogasterin dorsal, ventral lateral görüntüleri. (A-C) dişi; (D-E) erkek; (E’) seks tarağının büyütülmüş görüntüsü. [g.1]

Tipik böcek morfolojisine uygun olarak yetişkin bir D. melanogester‘de 3 vücut segmentinden oluşur. Bunlar: baş, toraks ve abdomendir.

Baş segmenti, bir emici ağız, sensör organları, bir çift anten ve bir çift petek göz taşır. Toraks segmenti ise üç ayrı bölümden oluşur. Bunlar: protoraks, mezotoraks ve metatorakstır. Bir çift kanat mezotoraksta bulunurken önceleri bir kanat olarak bulunan ancak şu anda körelmiş olan ve yeni işlevler kazanan halter organı, metatoraks segmentinde bulunur. Abdomen segmenti ise ekstremitelerden yoksundur. Ancak dişi ve erkek genital organları taşır.[3]

Gelişim Süresi ve Sıcaklığın Etkisi

Embriyonik gelişim, döllenme süreci ve yumurta zarı içermeyen bir zigot sürecinden oluşur. Ardından yumurtadan bir larva çıkar ve bu larva büyüyüp gelişerek bir pupa oluşturur. Pupa ise bir süre sonra ergin bir sineğe dönüşür.

Sıcaklık yaşam döngüsünü fazlasıyla etkiler. 20 derecede 8 gün süren yumurta ve larva evresi 25 derecede 5 güne düşer; 20 derecede 6.3 gün süren pupa evresi 25 derecede 4.2 güne düşer; 25 derecede 10 gün süren yaşam döngüsü ise 20 derecede 15 gün sürer. Drosophila kültürleri oda sıcaklığında tutulur. Sıcaklık 20 derece altına düşürülmemelidir ya da 25 derece yukarısına çıkarılmamalıdır.[4]

Üreme ve Yumurta Evresi

Dişi bir Drosophila yumurtlama zamanı günde yaklaşık 100 yumurta kadar yumurtlayabilir. Drosophila yumurtası yaklaşık olarak 0.5 milimetre uzunluğundadır. Yumurtanın dışını kaplayan koryon zarı opaktır ve altıgen şeklinde desenleri vardır. Penetrasyon, abdomende bulunan ve anterior uçta sonlanan konik bir çıkıntı şekilde olan penisin; küçük bir açıklık ya da mikrofil içeren yumurtanın rahimden geçerken spermetazoalarını aktarması şeklinde gerçekleşir. Çok sayıda sperm yumurta içerisine girer, ancak normalde yalnızca bir tanesi döllenmede görevlidir. Birleşen sperm nükleusu ve yumurta nükleusu zigot nükleusunu oluşturur. Döllenmenin üzerinden 24 saat geçmesiyle embryogenez oluşumu tamamlanır.[4]

Larva

Drosophila melanogaster larvası. (A) Dorsal; (B) Ventral; (C) Lateral [g.2]

Yumurta evresinin sonlanmasıyla larva evresi başlar. Larva evresi üç instardan oluşur; yani larva 2 kez deri değiştirir. İlk iki instar evresi birer gün sürer. Son instar evresi ise yaklaşık iki gün sürer. Yani larva evresi döllenmenin üzerinden 5 gün geçmesiyle sonlanır ve pupa evresi başlar.

Larva 12 segmentten oluşur. Bu 12 segmentin 3’ü baş bölgesini, 3’ü toraksı ve 8’i abdomeni oluşturur. Vücudun etrafını kaplayan, hücresel olmayan kütikül tabakası yumuşak ve esnektir; içini ise hücresel epidermis kaplar. Ayrıca larvalar tamamen saydamdır.

Dorsaldaki kan damarları ise kan sirkülasyonunu sağlar. Kasları segmentli yapıda ve saydamdır ancak larva sıcak sudayken görünür olur.

Kütikül yapısı hayvanın vücudunun farklı bölgelerinde değişiklik gösterebilir. Larva büyüdükçe çevresini kaplayan bu kütikül tabakasına sığmaz ve deri değiştirerek kütikül tabakanın tamamını yeniler. İç organlar deri değişiminden bağımsız bir şekilde yavaş yavaş büyür. Malpighi tüpleri, kaslar ve bağırsak gibi organlar hücre boyutlarının artışıyla beraber büyürler; ancak hücre sayıları sabit kalır. Larva süresi boyunca büyüme bu şekilde devam eder. Daha sonraları hücre bölünmesi ile büyüme sürdürülür.[4]

Pupa

Pupa evresi metamorfozun en etkili evresidir. Larva evresinin sonlarına doğru larva beslenmeyi bırakır ve pupa evresi için uygun bir yer bulur. Larvanın hareketleri ağırlaşır, önde bulunan hava delikleri ters döner ve hayvan hareketsizleşmeye başlar. Ardından larva kasılıp kısalarak daha geniş görünmeye başlar ve gitgide bir pupa formuna ulaşır -Larva kütikulasının kısalması ve pupa formu, kas hareketlerinden kaynaklanır. Pupa evresi 4-5 gün arası sürdükten sonra sonunda yetişkin sinekler pupa durumundan çıkar ve cinsel olarak olgunlaşır.[4]

Yetişkin

Yetişkin sinekler başlarda hassas ve açık renklidirler. Kanatları tamamen açılmamış durumdadır. Renkleri birkaç saat sonra kararır ve normal bir yetişkin sinek görünümüne ulaşırlar.[4]

Drosophila Genomu

Drosophila’da dört çift kromozom bulunur. Bunlar: X/Y, 2, 3 ve 4 kromozomlarıdır. Gen içeriği en çok X, 2 ve 3 kromozomlarında bulunur. Dişiler iki X kromozomuna, erkekler ise bir X bir de Y kromozomuna sahip olmakla birlikte her iki cinsiyet de 2, 3 ve 4 kromozomlarına sahiptir. Kromozom 4 oldukça küçüktür. Bu nedenle “nokta kromozomu” adını alır.  

X kromozomunun büyük bir sol kolu (XL) ve soldan daha küçük bir sağ kolu (XR) bulunur. Bu yüzden aksosentriktir. Y de aynı şekilde aksosentriktir. Bir uzun kolu (YL) ve bir de kısa (YS) kolu bulunur.
Daha büyük iki otozomal kromzomun ise kolları kabaca eşittir ve bu yüzden de metasentriktirler. Nokta kromozomu olan kromozom 4 ise X ve Y ile benzer şekilde aksosentriktir. Küçük sol kol (4L) ve büyük sağ kol (4R) olarak adlandırılır. Ayrıca Drosophila’da yaklaşık olarak 15.000 kadar gen bulunur.[5, 6]

Model Organizma Olma Sebepleri

Drosophila’nın ideal model organizma olma sebeplerinden bazıları şunlardır: Az yer kaplar ve yiyecek masrafı düşüktür; üreme döngüsü kısadır -ki bu da deneyler açısından önemli bir avantajdır; az sayıda kromozoma sahiptir; olgun larvaların tükürük bezinde “dev kromozomlar” bulunur bu sayede daha fazla yapısal ayrıntı görülebilir; birçok Drosophila geni insan genleriyle homologtur; özellikle son 50 yılda, haklarında çok sayıda araştırma yapılması sayesinde elimizde oldukça büyük bir veri havuzu bulunur.[4]

Drosophila ile Çalışmak

Drosophila ile laboratuvarda çalışmak herhangi bir özel teknik ya da sofistike bir altyapı gerektirmez. Sinekler genelde içerisinde besiyeri bulunduran küçük plastik tüp veya şişelerde yetiştirilir. Ayrıca eğer çok sayıda Drosophila ile çalışılacaksa özel konteynırlarda da yetiştirilebilir. [5]

Basit malzemlerle yapılabilecek birçok besiyeri tarifi vardır. Malzemelere örnek olarak agar, maya, sükroz ve propiyonik asit gösterilebilir. Besiyeri basit bir mutfak ya da kompleks ve otomatikleştirilmiş ortamda yapılabilir. Kültürler yapılan deneye bağlı olarak 18-25 derece sıcaklıklarda tutulur ve besiyerleri 1-2 haftada bir değiştirilir.[5]

Drosophila ile Yapılan Çalışmalar

Drosophila’nın kullanımı ilk olarak 1900’lerin başında gerçekleşmiştir. Drosophila melanogaster o günden bugüne genetikte büyük atılımların merkezinde yer almıştır. Model organizma olarak kullanılmaya başlanması ise kendisine Nobel Fizyoloji ve Tıp Ödülü kazandırmış olan Thomas Hunt Morgan’ın “kromozomun kalıtımda oynadığı rol” çalışması sebep olmuştur. Ardından eski bir öğrencisi olan Herman J. Muller de 1946 yılında “X-ışınları yoluyla mutasyonun oluşturulması” çalışmasıyla ödül almıştır. Bu ödüller Drosophila çalışılarak alınan altı Nobel Ödül’lerinden yalnızca iki tanesidir.[2]

Kaynakça

[1] Hales, K.G., Korey, C.A., Larracuente, A.M. & Roberts, D.M. (2015). Genetics on the Fly: A Primer on the Drosophila Model System. Genetics. 201(3): 815-842.
[2] Markow, T.A. (2015). “The Natural History of Model Organisms: The secret lives of Drosophila flies”. eLife, e06793.
[3] Staata, S., Lüersen, K., Wagner, A.E. & Rimbach, G., (2018). Drosophila melanogaster as a Versatile Model Organism in Food and Nutrition Research”. Journal of Agricultural and Food Chemistry. Son Erişim Tarihi: 06.03.2022
[4] Venkatachalam, D.P. ve ark. (2009). WONDER ANIMAL MODEL FOR GENETIC STUDIES – Drosophila Melanogaster –ITS LIFE CYCLE AND BREEDING METHODS – A REVIEW: Bir Review Makale. Sri Ramachandra Journal of Medicine. 2(2): 33-38.
[5] Moreno, M.A.F., Farr, C.L., Kaguni, L.S. & Garesse, R. (2007). Drosophila melanogaster as a Model System to Study Mitochondrial Biology. Methods Mol Biol. 372: 33-49.
[6] Kaufman, T.C. (2017). A Short History and Description of Drosophila melanogaster Classical Genetics: Chromosome Aberrations, Forward Genetic Screens and the Nature of Mutations. Genetics. 206(2): 665–689.

Görsel Kaynakça

[g.1] Lakhotia, S.C. (2021) Rearing and handling of Drosophila -A primer for laboratory experiments. Son Erişim Tarihi: 13.03.2022
[g.2] Wipler, B., Schneeberg, K., Löffler, A. ve ark. (2013). The skeletomuscular system of the larva of Drosophila melanogaster (Drosophilidae, Diptera) – A contribution to the morphology of a model organism.

[g.3] Kaufman, T.C. (2017) A Short History and Description of Drosophila melanogaster Classical Genetics: Chromosome Aberrations, Forward Genetic Screens and the Nature of Mutations. Genetics. 206(2): 665–689.

Yazı Sahibi