INTRODUCCIÓN: La Drosophila Melanogaster Melanogaster es un insecto díptero de la familia Drosophilidae. Es fácil de observar, con frecuencia se encuentra cerca de donde haya frutas dulces maduras. Por ello, también se le conoce como mosca de las frutas. Su uso en el laboratorio de Genética empieza en 1906, cuando W.E. Castle y Woodworth de la Universidad de Harvard, se dan cuenta de que se pueden cultivar con facilidad. Morgan la utiliza en sus estudios acerca de la teoría cromosómica de la herencia, y desde ese momento ha sido utilizada ampliamente en los laboratorios de Genética de todo el mundo. Incluso ha sido usada por la NASA en pruebas en el espacio extraterrestre. extraterrestre. El propósito del presente trabajo práctico es que usted se familiarice con la biología general de la Drosophila Drosophila Melanogaster Melanogaster y con sus principales técnicas técnicas de manejo; para que de esta forma comprenda porque es utilizada como modelo biológico. OBJETIVO GENERAL Valorar el uso de la Drosophila Melanogaster como modelo biológico en la investigación en Genética. OBJETIVOS ESPECÍFICOS
Entender los principios de la transmisión de los caracteres hereditarios y comprobar las leyes de Mendel.
Determinar las características morfológicas externas de la Drosophila Melanogaster Melanogaster adulta.
Comparar las diferencias anatómicas entre hembras y machos de esta especie.
Identificar las diferentes etapas del ciclo vital de D. Melanogaster. Melanogaster.
Analizar como como es el proceso selectivo selectivo de las generaciones generaciones en F1 Y F2 de las leyes mendelianas. mendelianas.
MARCO TEÓRICO El género Drosophila contiene unas 2000 especies, bastante diversas en cuanto a hábitat, morfología, comportamiento, etc. Entre ellas la más conocida es
Drosophila Melanogaster, que es una de las especies más estudiadas. Su genoma fue secuenciado en el año 2000 (fue el 2º organismo eucariota que se consiguió obtener tras C. elegans) y actualmente están llevándose a cabo las secuenciaciones del genoma de otras 20 especies del género. Se trata de un género parafilético, que se divide en 2 subgéneros: Drosophila y Sophophora. En este último se encuentra el grupo Melanogaster, incluyéndose en él la mayoría de las especies que se usan en este estudio. Los drosofílidos están distribuidos por todo el mundo, en hábitats tan variados como desiertos, ciudades, bosques, zonas alpinas... si bien hay mayor número de especies en las zonas tropicales.
¿Por qué se usa Drosophila en investigación?
es fácil de manipular y su coste de mantenimiento es bajo.
su ciclo biológico está muy bien definido, y su tiempo de generación es corto, de unos 10 días.
además es un modelo eucariota, de alta complejidad, pero con sólo 4 cromosomas y con estadios germinales equiparables a los de mamíferos.
su metabolismo también es parecido a mamíferos.
hay infinidad de mutantes descritos con multitud de manifestaciones fenotípicas.
en el aspecto más puramente genético también presenta varias ventajas: su genoma está muy estudiado, se pueden obtener fácilmente los cromosomas politécnicos, que se ven fácilmente al microscopio y permiten un estudio detallado a nivel citogenético.
CICLO DE VIDA DE LAS DROSOPHILA Metamorfosis El desarrollo embrionario que sigue a la fertilización y a la formación del cigoto se produce por Ovogénesis La cual se lleva a cabo dentro de los ovarios femeninos. Cada ovario contiene más de una docena de Germania que están en una línea de montaje para las cámaras de nuevo huevo: la maduración del ovocito se lleva a cabo dentro de un germario rodeado de células foliculares. Duración: La duración de los estadios de la metamorfosis varia con la temperatura (cuadro 1). Dentro de ciertos límites, las altas temperaturas disminuyen la duración y las bajas la aumentan. Una exposición continuada a temperaturas por encima de los 30 grados centígrados puede producir esterilización temporal en los machos o muerte de las moscas. A bajas temperaturas el ciclo vital se prolonga y la viabilidad disminuye. La temperatura dentro de un frasco de cultivo puede exceder un poco la del ambiente debido al calor, que se desarrolla por la fermentación de las levaduras. La temperatura del laboratorio es muy adecuada. El ciclo de vida de la Drosophila pasa por 4 fases diferentes: Huevo: El huevo de Drosophila melanogaster , mide aproximadamente 0.5 mm de longitud, el lado dorsal es más aplanado que el ventral. La membrana externa o corion, es opaca y tiene hexágonos dibujados en su superficie. En la región anterodorsal se presenta un par de filamentos que evita que el huevo se hunda en la superficie blanda del alimento donde es depositado. El espermatozoide penetra a través de una pequeña abertura o micrópilo en la saliente cónica del extremo anterior, durante el recorrido que hace el huevecillo dentro del útero. Las divisiones meióticas se realizan inmediatamente después de la penetración del espermatozoide, integrándose el núcleo del óvulo (pronúcleo femenino). Posteriormente el núcleo del espermatozoide y el del óvulo se unen para integrar el núcleo del cigoto, que se divide para dar los dos primeros núcleos de segmentación, lo que representa el estado inicial del desarrollo embrionario.
Estado larvario. Después de salir del huevo, la larva sufre dos mudas, por lo que el estado larvario tiene tres estadios. En el último (tercero), alcanza una longitud aproximada de 4.5 mm. Las larvas son tan activas y voraces, que el medio de cultivo en que viven, pronto se ve recorrido por surcos y canales, esto es la señal más evidente de que la nueva generación se está desarrollando con éxito. Las estructuras anatómicas de la larva más importantes para la experimentación en genética son:
1. Las gónadas; están colocadas en los cuerpos grasos laterales de la porción posterior de la larva. Los testículos tienen mayor tamaño que los ovarios, por lo que pueden distinguirse con mayor facilidad a través de la pared transparente del cuerpo. 2. El ganglio cerebral; está formado por tres lóbulos, se localiza en la porción anterior de la larva, puede identificarse con facilidad después de disecar la larva. 3. Las glándulas salivales , son estructuras que se observan como dos sacos alargados, conectados al aparato mandibular de la larva. Sus células presentan cromosomas politénicos o “cromosomas gigantes”.
4. Los discos imagales de las alas, son estructuras de forma aplanada constituidas por células epiteliales que durante la metamorfosis forman las alas del adulto. Están situados en el tercio anterior de la larva. 5. Los discos imagales de los ojos, son estructuras de forma aplanada constituidas por células epiteliales que durante la metamorfosis forman los ojos del adulto. Están situados en el tercio anterior de la larva. Pupacion: La pupación ocurre después del tercer estadío larvario. Cuando la larva se está preparando para pupar se retira del medio de cultivo fijándose a una superficie relativamente seca, que puede ser la pared del frasco. Drosophila pupa dentro de la última cubierta larvaria que al principio es suave y blanquecina, pero luego se hace dura y se obscurece. La pupa mide aproximadamente 5 mm. de
longitud, en este estado, la diferenciación de todas las líneas celulares es muy intensa. Al finalizar la metamorfosis dentro del pupario, emerge el imago o adulto rompiendo el extremo anterior de la envoltura puparia. Al principio, la mosca es muy alargada, con las alas aún sin extender, que en poco tiempo se extienden y gradualmente el cuerpo toma la forma definitiva. Las moscas adultas son de color relativamente claro después de la emergencia y se obscurecen en las horas siguientes. LAS DIFERENCIAS ENTRE MACHO Y HEMBRA ESTRUCTURAS SEXUALES SECUNDARIAS DE Drosophila melanogaster QUE AYUDAN EN EL RECONOCIMIENTO DEL SEXO CARACTERÍSTICA HEMBRA MACHO
Extremo del abdomen Aspecto del abdomen Número de segmentos abdominales Patas delanteras
alargado abultado en la hembra gestante 7 segmentos visibles al microscopio no presenta peine sexual
redondeado sin abultamiento 5 segmentos visibles al microscopio presenta peine sexual (10 cerdas gruesas)
PROBLEMAS Y PLAGAS EN LOS CULTIVOS DE DROSOPHILA Existen también dos tipos de plaga que pueden afectar a nuestros cultivos:
Mohos: Pueden aparecer a los pocos días de empezar el cultivo, incluso antes de que lleguemos a ver larvas. Generalmente son mohos verdosos o ligeramente negros, que cubren toda la superficie de la papilla. Aunque las larvas se los comen en parte, nunca prospera un cultivo con moho igual que uno sin él. Es mejor utilizar las moscas para alimentar y luego tirarlo: no intentar hacer un cultivo nuevo con él: podrían caer esporas de los mohos al nuevo cultivo.
Ácaros: Ésta sí que es la gran plaga de los cultivos de Drosophila. Los ácaros adoran la comida y la humedad, y en nuestra papilla se encuentran en su mundo maravilloso. Las moscas adultas de un cultivo con ácaros pueden llevar pegados huevos de ácaros, así que aunque no los veamos, podemos tenerlos luego en el cultivo. Lo ideal es conseguir cultivos sin ácaros o usar algún acaricida.
Debemos tapar bien los botes para que no puedan entrar y tener cuidado con dónde dejamos la tapa. EXPERIMENTOS DE CRUZA La Drosophila resulto ser un material experimental ideal para el trabajo que realizamos. Todo experimento de cruza debe ser previamente planificado, anotando el genotipo y fenotipo de los individuos a cruzar, lo que se espera obtener en F1, en F2 y en la cruza de prueba de la F1. Estos datos constituirán luego los "resultados esperados". Una vez establecidos los cultivos, deben vigilarse diariamente hasta la aparición de las primeras pupas; en ese momento se retiran los adultos que han dado origen al cultivo. Al término de un experimento, cuando se ha completado el cuadro de datos, se procede a elaborar los resultados: los TOTALES obtenidos para cada FENOTIPO corresponden a los "resultados observados"; junto con las frecuencias correspondientes a los "resultados esperados", se confecciona un cuadro para aplicar un test de hipótesis (normalmente se utiliza Chi-Cuadrado). Se utilizarán las siguientes mutaciones: BAR" (L) produce el fenotipo cuerpo Largo, Alas Largas (A) "bar" (l) cuerpo corto, Alas Cortas (a). Donde la primera está formada por dos cromosomas iguales (XX) denominadas Autosomas y la segunda está formada por un cromosoma (X) y otro (Y), denominada cromosoma sexual. Normalmente se planifican cruzas recíprocas, esto significa preparar dos frascos por cada cruzamiento, del siguiente modo: 1) hembras mutantes x machos normales y 2) hembras normales x machos mutantes. Esto permite controlar la influencia que el sexo puede tener sobre la herencia del carácter en estudio. No es necesario cuando se cruza F1 x F1 para obtener F2, en el caso en que exista un solo fenotipo en F1.
Ejemplo: se realizo un cruce de especies Drosophila Melanogaster que tienen:
Cuerpo Largo (L) Alas Largas (A) P1-
LLAA
G1F1
LA LA
Cuerpo Corto (l) Alas Cortas (a) llaa x la la
Macho/Hembra
LA
LA
la
LlAa
LlAa
la
LlAa
LlAa
Resultados: Fenotipo 100%
Cuerpo Largo, Alas Largas.
Genotipo 100%
Heterocigoto Dominante.
P2-
LlAa
LlAa
G2- LA La lA la x LA La lA la F2 Macho/Hembra
LA
La
lA
la
LA
LLAA
LLAa
LlAA
LlAa
La
LLAa
LLaa
LlAa
Llaa
lA
LlAA
LlAa
llAA
llAa
la
LlAa
Llaa
llAa
llaa
Resultados: Homocigoto Dominante:
Heterocigoto Dominante
Homocigoto Recesivo
Genotipos LLAA
Posición 1/16
LLAa
2/16
LlAA
2/16
LlAa LLaa Llaa
4/16 1/16 2/16
llAA llAa llaa
1/16 2/16 1/16
Fenotipos 9/16 cuerpo largo, Ala largas
3/16 cuerpo largo, alas cortas 3/16 cuerpo corto, Alas largas
1/16 cuerpo Corto, alas cortas
CONCLUSIÓN Durante la realización de esta práctica se logro ampliar los conocimientos previos expuestos por Gregorio Mendel, mediante el planteamiento de las leyes y los principios de la transmisión de los caracteres hereditarios. Al mismo tiempo y gracias al refuerzo de la mosquita “Drosophila Melanogaster”, conseguimos
extraer los resultados esperados bajo los parámetros estipulados al momento de hacer los cruces con dichas mosquitas. Después de observar y conocer las características morfológicas externas, conseguimos identificar los fenotipos y las diferencias que existen tanto en las hembras como en los machos. Al obtener los análisis de resultado nos permitieron identificar las diferentes etapas en el ciclo vital de esta especie, conociendo el porqué de estos cambios y entendimos aun más la importancia del estudio de las generaciones a medida que va transcurriendo el tiempo.
