Drosophila melanogaster adalah serangga dipteran yang berukuran sekitar 3 mm dan memakan buah yang membusuk. Ia juga dikenal sebagai lalat buah atau lalat cuka. Nama ilmiahnya berasal dari bahasa Latin dan berarti “pecinta embun perut hitam.”
Spesies ini banyak digunakan dalam genetika karena memiliki serangkaian keunggulan yang menjadikannya organisme yang ideal untuk jenis penelitian ini. Di antara karakteristik ini adalah kemudahan pemeliharaan dalam budaya, siklus hidup pendek, jumlah kromosom berkurang, dan menghadirkan kromosom polietilen.
Lalat buah Drosophila melanogaster. Diambil dan diedit dari: Sanjay Acharya [CC BY-SA 4.0 (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0)]
Karakteristik berharga lain dari Drosophila melanogaster untuk studi genetik adalah, karena jumlah dan ukuran kromosom yang kecil, proses mutasi di dalamnya mudah dipelajari. Selain itu, lebih dari setengah gen yang mengkode penyakit pada manusia memiliki kesamaan yang dapat dideteksi pada lalat ini.
Indeks artikel
Karakteristik
Drosophila melanogaster adalah serangga dipteran, yaitu memiliki sepasang sayap membran, bukan dua pasang, seperti yang terjadi pada serangga lain. Ini adalah organisme dioecious, yaitu, ia menyajikan jenis kelamin yang terpisah. Selain itu, ia menyajikan dimorfisme seksual .
Spesies ini berukuran sekitar 3 mm, betina sedikit lebih besar dari jantan. Tubuhnya terdiri dari tiga tagmata (daerah): kepala, dada, dan perut. Jumlah ruas kepala (6) dan dada (3) sama pada laki-laki dan perempuan, sedangkan jumlah ruas perut lebih banyak pada perempuan (7) daripada laki-laki (6).
Enam segmen kepala menyatu dan yang pertama dikenali karena membawa antena, yang terdiri dari tiga bagian yang disebut artefak. Ketiga ruas toraks juga menyatu dan masing-masing membawa sepasang kaki. Sayap melekat pada segmen kedua dada.
Perbedaan jumlah somit abdomen pada kedua jenis kelamin disebabkan oleh fusi, pada laki-laki, dari dua segmen terakhir.
Seperti namanya, lalat spesies ini memiliki perut berwarna gelap, namun ada mutasi yang dapat mempengaruhi jumlah dan distribusi pigmen dalam tubuh mereka, memberi mereka warna kuning atau hitam total.
Karakteristik spesies ini, pada tingkat kromosom, adalah bahwa mereka menghadirkan kromosom raksasa (poligenik) di kelenjar ludah. Kromosom polythene adalah kromosom yang telah mengalami 10 atau lebih rangkaian replikasi DNA , tetapi tetap dalam keadaan antarmuka, yaitu tidak terjadi pembelahan sel.
Dimorfisme seksual
Seperti yang telah ditunjukkan, betina sedikit lebih besar dari jantan dan memiliki somit perut tambahan. Karakteristik lain yang memungkinkan membedakan laki-laki dari perempuan adalah:
Kehadiran sekelompok jamur yang sangat tebal pada sepasang kaki pertama jantan. Jamur ini disebut jengger seksual dan fungsinya untuk menahan sang betina saat sanggama.
Akhirnya, betina memiliki pelat ovipositor, yang, seperti pelat anal, berwarna terang. Sedangkan jantan memiliki lengkung genital dan penis yang menyatu dengan lempeng anal berwarna gelap.
Drosophila melanogaster betina dan jantan. Diambil dan diedit dari: Madboy74 [CC0].
Lingkaran kehidupan
Siklus hidup Drosophila melanogaster pendek, rata-rata dikatakan berlangsung antara 15 dan 21 hari. Namun, umur panjangnya dapat bervariasi tergantung pada kondisi lingkungan, terutama karena suhu lingkungan di mana ia ditemukan.
Misalnya, lalat yang tumbuh di lingkungan dengan kelembaban relatif 60% memiliki siklus hidup sekitar 10 hari, jika disimpan pada suhu 25 C; sedangkan jika suhu hanya 20 C tahan 15 hari. Namun, pada suhu 29ºC mereka dapat hidup selama 30 hari jika kondisi kelembabannya sesuai.
Setelah kopulasi, betina bertelur hingga 500 telur dengan panjang sekitar 0,5 mm, di mana larva akan menetas setelah 24 jam perkembangan embrio. Perkembangan larva terdiri dari tiga tahap dengan durasi sekitar satu hari untuk masing-masing tahap.
Setelah tahap larva ini, tahap pupa berlanjut, yang memakan waktu 4 hari. Pupa akan mengalami metamorfosis total untuk memberi jalan kepada orang dewasa, yang mencapai kematangan seksual 12 jam setelah muncul dari kepompong.
Sejarah
Peneliti pertama yang menggunakan Drosophila melanogaster sebagai objek studi genetik adalah Thomas Hunt Morgan dan kolaboratornya pada tahun 1910. Para peneliti ini, dari Universitas Columbia (AS), mempelajari serangga di laboratorium yang dikenal sebagai “ruang lalat”.
Media kultur yang digunakan Morgan dan rekan-rekannya untuk memelihara lalat adalah botol susu. Saat ini, cara yang lebih canggih digunakan yang mencakup buah-buahan maserasi dan pengawet kimia untuk pemeliharaannya.
Siklus hidup yang pendek, dan tingginya jumlah keturunan yang dapat diperoleh dalam waktu singkat, memungkinkan lalat ini digunakan untuk memahami mekanisme terkait pewarisan terpaut seks, ekspresi fenotipik karena alel ganda, interaksi antar gen, serta untuk elaborasi peta genetik.
Karena pentingnya dalam studi genetik, itu adalah salah satu organisme pertama yang genomnya dipelajari. Pada tahun 2000, diketahui bahwa Drosophila melanogaster memiliki lebih dari 13.500 gen, berkat upaya lembaga publik dan swasta.
Lebih dari satu abad setelah studi pertama oleh Morgan dan rekan, lalat buah masih banyak digunakan sebagai caral genetik untuk memahami berbagai penyakit manusia, mulai dari penyakit metabolisme dan sistem kekebalan, hingga penyakit neurodegeneratif seperti Parkinson dan Alzheimer .
Taksonomi dan klasifikasi
Lalat buah adalah serangga. Pengurutan tradisional artropoda meliputi serangga (atau heksapoda) bersama dengan kelabang, kaki seribu, simfil, pauropoda, dan krustasea , dalam kelompok artropoda mandibula.
Klasifikasi yang lebih baru mengecualikan krustasea dari kelompok dan menempatkan sisanya di subfilum Uniramia. Namun, studi molekuler menunjukkan bahwa serangga terkait dengan beberapa krustasea yang lebih rendah, yang terakhir menjadi kelompok polifiletik.
Bagaimanapun, lalat buah termasuk dalam ordo Diptera, subordo Brachycera dan famili Drosophilidae. Genus Drosophila terdiri dari sekitar 15 subgenera dan sekitar 2000 spesies.
Spesies D. melanogaster dideskripsikan oleh Maigen pada tahun 1830, dan termasuk dalam subgenus Sophophora , yang berisi sekitar 150 spesies yang dibagi menjadi 10 subkelompok yang berbeda, dengan D. melanogaster milik subkelompok melanogaster
Genetika dan kariotipe
Kariotipe adalah kumpulan kromosom yang disajikan setiap sel individu, setelah proses di mana pasangan kromosom homolog bergabung selama reproduksi sel. Kariotipe ini adalah karakteristik untuk setiap spesies tertentu.
Kariotipe Drosophila melanogaster terdiri dari satu pasang kromosom seks dan tiga pasang kromosom autosomal. Yang terakhir diidentifikasi secara berurutan dengan angka 2-4. Kromosom 4 berukuran jauh lebih kecil daripada rekan-rekannya yang lain.
Meskipun memiliki sepasang kromosom seks, penentuan jenis kelamin pada spesies ini dikendalikan oleh hubungan antara kromosom seks X dan autosom, dan bukan oleh kromosom Y seperti yang terjadi pada manusia.
Genom, pada bagiannya, adalah kumpulan gen yang terkandung dalam kromosom ini, dan pada lalat buah itu diwakili oleh sekitar 15.000 gen yang terdiri dari 165 juta pasangan basa.
nucleobases adalah bagian dari DNA dan RNA dari makhluk hidup . Dalam DNA mereka membentuk pasangan, karena konformasi heliks ganda dari senyawa ini, yaitu basa dari satu pasangan heliks dengan basa di heliks lain dari rantai.
Mutasi
Mutasi dapat didefinisikan sebagai setiap perubahan yang terjadi pada urutan nukleotida DNA. Pada Drosophila melanogaster berbagai jenis mutasi, keduanya diam, seperti ekspresi fenotipik yang jelas terjadi. Beberapa yang paling terkenal adalah:
Mutasi di sayap
Perkembangan sayap pada Drosophila melanogaster dikodekan oleh kromosom 2. Mutasi pada kromosom ini dapat menyebabkan perkembangan sayap yang tidak normal, baik dalam ukuran (sayap vestigial) maupun bentuk (sayap keriting atau melengkung).
Yang pertama dari mutasi ini adalah resesif, yaitu untuk bermanifestasi secara fenotip, gen mutan harus diwarisi dari ayah dan ibu secara bersamaan. Sebaliknya, gen mutan untuk sayap melengkung lebih dominan, namun hanya muncul jika pembawanya heterozigot, karena homozigot tidak dapat hidup.
Munculnya organisme yang sama sekali tidak bersayap juga dimungkinkan.
Mutasi di mata
Mata lalat buah normal berwarna merah. Mutasi pada gen yang mengkode warna ini dapat menyebabkannya bekerja hanya sebagian atau tidak sama sekali.
Ketika mutasi mempengaruhi sebagian gen, jumlah pigmen yang dihasilkan lebih sedikit dari biasanya; dalam hal ini, mata memperoleh warna oranye. Sebaliknya, jika gen tidak berfungsi, mata akan benar-benar putih.
Mutasi lain terjadi pada gen yang mengkodekan informasi untuk perkembangan mata. Dalam hal ini, lalat akan berkembang menjadi dewasa, tetapi tanpa mata.
Perkembangan antena yang tidak normal
Mutasi pada gen yang mengkode perkembangan antena pada akhirnya dapat menyebabkan sepasang kaki berkembang di kepala, bukan antena.
Drosophila melanogaster. Sebuah mutasi yang disebut antennapedia, di mana kaki tumbuh di kepala, bukan antena. Diambil dan diedit dari: toony [CC BY-SA 3.0 (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0)].
Mutasi yang mempengaruhi warna tubuh
Produksi dan distribusi pigmen dalam tubuh dikendalikan oleh gen yang berbeda dalam Drosophila melanogaster . Mutasi pada kromosom seks X dapat menyebabkan mutan tidak dapat memproduksi melanin, sehingga tubuhnya akan berwarna kuning.
Di sisi lain, mutasi pada kromosom autosomal 3 dapat mempengaruhi distribusi pigmen tubuh dalam hal ini pigmen menumpuk di seluruh tubuh, sehingga menjadi hitam.
Referensi
- M. Ashburner & TRF Wright (1978). Genetika dan biologi Drosophila. Jilid 2a. Pers Akademik.
- M. Ashburner, KG Golic & RS Hawley (2005). Drosophila : Buku Pegangan laboratorium edisi ke-2. Pers Laboratorium Cold Spring Harbor.
- Drosophila melanogaster . Di Wikipedia. Dipulihkan dari en.wikipedia.org.
- J. Gonzalez (2002). Evolusi komparatif unsur-unsur kromosom dalam genus Drosophila . Disertasi gelar doktor. Universitas Otonom Barcelona, Spanyol.
- M. Schwentner, DJ Combosch, JP Nelson & G. Giribet (2017). Solusi filogenomik untuk asal usul serangga dengan menyelesaikan hubungan krustasea-hexapoda. Biologi saat ini.
- S. Yamamoto, M. Jaiswal, W.-L. Chang, T. Gambin, E. Karaca… & HJ Bellen (2015). Sebuah Drosophila sumber daya genetik mutan untuk mempelajari mekanisme yang mendasari penyakit genetik manusia. Sel
