Супермухи. Удивительные истории из жизни самых успешных в мире насекомых - Джонатан Бэлкомб

генетическую лабораторию, где изучают плодовых мушек, и я договорился о встрече с Келли Дайер. Мы встретились в аккуратном офисе с большими окнами в Комплексе биологических наук Дэвисона на территории кампуса Университета Джорджии (UGA). Она пригласила меня сесть. У одной стены стоял книжный стеллаж, в нем были в основном книги о мухах. Содержимое второго стеллажа говорило о том, что здесь работает человек, у которого не всегда есть время выйти на обед: там лежали три яблока, банка арахисового масла и несколько батончиков мюсли. Неудивительно: Дайер преподает, занимается исследованиями, пишет статьи, посещает заседания комитета и ведет программы для выпускников генетического факультета UGA, где работают более 30 преподавателей и около 50 аспирантов.

«Как, по-вашему, продвигаются генетические исследования дрозофилы?» – спросил я Дайер.

«Произошло два события, которые в значительной степени продвинули эти исследования. Во-первых, мы стали способны создавать трансгенные организмы, поэтому манипулировать геномами гораздо проще, чем раньше. И, во-вторых, теперь мы можем быстро и легко секвенировать геномы. Например, ученые взяли 200 диких мух, размножили их в лаборатории и секвенировали массив из 200 геномов. В результате мы получили всеобъемлющий ресурс, называемый Эталонной панелью генетического ресурса дрозофилы (DGRP). Это очень полезно для понимания генетической основы признаков, потому что можно посмотреть на различные генотипы [генетические схемы организма] и сопоставить их с фенотипами [наблюдаемыми проявлениями генотипов], такими как устойчивость к токсинам. Тогда мы сможем “отключить” эти гены и посмотреть, какие физические проявления происходят».

Дайер провела мне экскурсию по соседней лаборатории, расположенной в помещении размером 12 м2. Здесь были рабочие столы с черным покрытием, рядами стояли ящички с лабораторными инструментами и лотки с прозрачными пластиковыми флаконами, каждый размером около семи сантиметров в высоту и два с половиной – в ширину. Все они были заткнуты ватным тампоном. На дне флаконов был слой питательной среды для мух – смеси патоки, пивных дрожжей, специальной примеси[398] для мух и воды. Между питательной средой и тампоном я увидел плодовых мушек на разных стадиях развития. В одних флаконах были яйца, в других – личинки, куколки или взрослые мухи. В некоторых флаконах встречались представители разных стадий развития дрозофилы. Дайер рассказала о приспособлениях, которые она и студенты используют для генетических исследований мух. В корзинке лежали причудливого вида микропипетки. Этими портативными устройствами ученые сначала всасывают, а затем дозируют точное количество жидкости по миллилитру. На каждой из них есть циферблат для установки желаемого количества, которое выдается при нажатии большим пальцем на кнопку сверху. Стоимость составляет 300 долларов за штуку.

Пластиковый флакон с пищевой средой на дне и поролоновой пробкой – стандартное оборудование в лаборатории плодовых мушек (© MASUR, распространяется по лицензии CC-BY SA 4. O)

Рядом на скамейке лежала стопка прозрачных пластиковых пакетов, и в каждом был прямоугольный лист, на котором проштампованы 96 трубчатых углублений. Очень похожи на лотки для льда. Дайер открыла один:

– Мы наливаем определенное количество жидкой буферной среды в каждое углубление, а затем добавляем генетический образец.

– Как вы получаете генетический образец? – спросил я.

Дайер протянула мне твердую синюю пластиковую палочку размером с соломинку для коктейля, но с закругленным конусообразным наконечником, по форме идеально подходящим в отверстие любой из 96 трубок.

– После анестезии углекислым газом муху опускают в пробирку и измельчают с помощью палочки, а затем отправляют ее в центрифугу, где извлекают полный набор ДНК. Раствор становится красным из-за пигмента в глазах. (Кровь у насекомых не красная.)

– Вот наша модная центрифуга, – сказала Дайер с игривой улыбкой.

В руках она держала обычную сушилку для салата с ручкой-помпой сверху. Лабораторное оборудование стоит дорого, и ученые всегда ищут более дешевые способы для своей работы.

– Чтобы посмотреть на мух, мы используем стереомикроскопы, а в качестве анестетика – углекислый газ.

Дайер обратила мое внимание на небольшую таблицу на стене. На ней были изображены пары самец/самка примерно двадцати видов дрозофил. Она указала на раздел диаграммы:

– Вот несколько видов, найденные в грибах. Видно, что внешне они похожи, но есть множество вариаций.

Я присмотрелся повнимательнее и увидел, что у одних видов были своеобразные узоры из пятен на их крыльях, у других отличались узоры на животе по цвету и форме, некоторые сливались, некоторые нет.

Дайер подошла к ближайшему рабочему столу, взяла флакон, перевернула его вверх дном, затем вынула ватную пробку и энергично постучала флаконом несколько раз по поверхности специально сконструированной прямоугольной платформы. Платформа размером с губку для мытья посуды была сделана из твердого мелкопористого материала, через который по трубке, ведущей из расположенного рядом металлического газового баллона, протекал углекислый газ. Примерно шесть мух выпали из флакона на платформу, подергались несколько секунд, а затем замерли. После этого Дайер поместила их на смотровую площадку стереомикроскопа.

– Нельзя оставлять их на платформе под действием углекислого газа надолго, так они умрут.

– Надолго – это на сколько?

– Около двадцати минут. При этом у некоторых видов есть вирус, который вызывает немедленную смерть мухи при отравлении углекислым газом.

Я читал, что углекислый газ не пахнет (в отличие от эфира, используемого в моей студенческой генетической лаборатории), но не смог удержаться, наклонился вперед и принюхался. И почувствовал покалывание в ноздрях, как будто мой организм посылал мне предупреждение.

– На самом деле я никогда этого не делала! – сказала Дайер.

Конечно, некоторым мушкам удается сбежать. Когда я гостил в лаборатории, таинственный сквозняк смел с платформы с углекислым газом несколько мушек, и Дайер разочарованно вздохнула. Через несколько минут эти крылатые беглецы придут в себя и отправятся исследовать коридоры здания. Учитывая, сколько здесь пищи для мух, думаю, они не уйдут далеко.

Дайер работает с мушками уже 20 лет, и не устает ими восхищаться. Заглядывая в окуляр стереомикроскопа посмотреть свежую партию замерших мух, она мурлыкала себе под нос: «Посмотрите, как прекрасны эти мухи! Они невероятны. Такая хорошенькая!»

Я посмотрел в окуляр. Там лежали семь мух, и каждая – уникальная, крошечная, изысканная жемчужина жизни. Они были воплощением совершенства.

Это были мухи дикого типа (немутантные) с выпуклыми розовыми фасеточными, ничего не выражающими глазами. Губчатые ротовые части, напоминающие громкоговорители, не имели ничего общего с маленькой парой черных, похожих на острые коготки крючков – ртов аморфных личинок, которыми они были всего неделю назад. Идеальный ряд крошечных квадратных пятнышек выстроился по краю брюшка мух, и еще несколько симметрично располагались на крыльях. Мушки чуть подергивали согнутыми лапками, аккуратно украшенными шипами. Завершенность взрослых мух, их превосходная симметрия, абсолютная красота деталей напомнили мне, что я смотрю на продукт эволюции, созданный миллиардами поколений.

Мушки следующей