באינקובטור ממרט דגם ICP נבדקת השפעת השינויים בתנאים האקלימיים על התדירות של שינויים במוטציות גנטיות קיימות.
זבוב הפירות מהווה כוכב נסתר באוניברסיטה לרפואה וטרינרית בוינה - שם מטפחים אותו בתוך אינקובטור דגם ICP מתוצרת MEMMERT.
למרות שגודלו של זבוב הפירות "דרוזופילה מלנוגסטר" הינו רק כ- 3 מילימטר, הוא מהווה חלק מחקר התורשה מתחילת המאה העשרים. זהו דגם חשוב של יצור חי מלבד העכבר, דג הזברה, תרנגולת הבית וצפרדע הטופרים האפריקאית (African Clawed Frog).
תאורית ההתפתחות של דרווין בחקר תורשת האוכלוסיה
בחזית הדיון אודות שינויי אקלים, המחקרים של מנגנוני השרידות בהם משתמשת אוכלוסיה (קבוצת יצורים/אורגניזמים שיכולים להתרבות בינם לבין עצמם) כדי להתאים עצמה לשינויים ספציפיים בתנאי הסביבה, עברו לראש הרשימה, יותר מאשר בעבר. חקר תורשת אוכלוסיה, שהחל בעשור של 1920, מציג ממצאים חדשים אשר מפרים על בסיס יום-יומי את חקר התורשה ואת תאורית ההתפתחות.
מדוע החברים בקבוצת אוכלוסיה אחת שונים זה מזה?
מדוע אוכלוסיות מסויימות מסוגלות להתאים עצמן יותר מאחרות? איזה בסיס התפתחותי משותף חולקות אוכלוסיות ובאיזו מידה התאמה לסביבה השפיע על ההרכב הגנטי שלהן? יש די שאלות המצדיקות סידרת מחקרים חדשים באמצעות זבוב הפירות במכון לתורשת האוכלוסיה (IMP) באוניברסיטה לרפואה וטרינרית בוינה. בכל אופן, מה הופך את זבוב הפירות למעניין כל-כך כדגם ליצור חי? ובכן, קל להחזיק בו ויש לו מחזורי חיים קצרים, כך שמתאפשר ללמוד את התפתחותו באופן מהיר ולהבטיח מספר רב של צאצאים. באופן זה, ניתן לנהל בקלות יחסית את חקר הגנום מאחר ולזבוב הפירות יש רק כ- 14,000 גנים.
ביצוע שינויים בגנים מסויימים מאפשר למדענים לבסס את הנחות היסוד שלהם ללא קשר לתחום הנבדק: תהליכים מטבוליים, התנהגות בעת חיזור, הזדקנות, השמנה או תגובות למחוללי מחלות או לשינויים אקלימיים.
"מאגר הזבובים" הגדול בעולם
אפילו בהווה, ריצוף הגנים (התהליך לקביעת אבני הבניה הבסיסיות בדי-אן-אי של הגנום) הינו תהליך מסובך ויקר. כשאדם חפץ לבחון את קשר הגומלין בין גנים או את הסיבות לשינויים גנטיים, ריצוף הגנים לפני ואחרי הניסוי הוא תמיד הכרחי. לפיכך משתמשים באוניברסיטה לרפואה וטרינרית בוינה (Vetmeduni Vienna) בשיטה בעלת תפוקה גבוהה לביצוע זול ומהיר של ריצוף הדי-אן-אי המכונה "ריצוף הדור הבא" (Next Generation Sequencing).
"מאגר הזבובים" הגדול בעולם כולל יותר מ- 22,000 זני זבובים, הוקם אצל IMP במכון לביוטכנולוגיה מולקולארית בוינה וגם הוא חיוני עבור החוקרים במכון לתורשת האוכלוסיה (IMP). בכל אחד מזני הזבובים הללו, אפשר להשביח באופן מדויק רק גן בודד ובכך לאפשר לחוקרים ללמוד באופן מדויק כיצד פועל אותו גן.
בדיקת שינויים גנטיים בתנאי טמפרטורה שונים באינקובאטור המקורר של ממרט
באוניברסיטה לרפואה וטרינרית בוינה מוצבים 21 אינקובטורים דגם ICP מתוצרת MEMMET והם משמשים את החוקרים בעיקר כדי לבחון באיזו מידה שינויים בתנאים האקלימיים יכולים להשפיע על התדירות של שינויים במוטציות גנטיות קיימות.
בסידרת ניסויים, קבוצות של בעלי-חיים בעלות גירסאות שונות של שינויים גנטיים נחשפות לסירוגין לטמפרטורות גבוהות ונמוכות; ניסויים אלו מבוצעים יום ולילה עבור דורות רבים של זבובים. מאחר והזבובים נשמרים בתאי האכלה הכוללים מספר רב ככל האפשר של מדפים, רצועת התאורה מותקנת בדופן האחורית ובכך מייצרת פיזור אחיד של האור בחלל הפנימי.בשלב זה, חלק מהאוכלוסיות של זבובי הפירות כבר התפתחו לאורך יותר מ- 100 דורות.
בהשוואה לאוכלוסיות שלא התפתחו, ריצוף הגנום עבור כל דור זבובים יחיד עונה על השאלות הבאות: באיזה מקטע של הגן התחוללו שינויים? איזו גרסא של גן תשרוד תחת אילו שינויי טמפרטורה? אילו תכונות עיברו לדור הבא וכיצד ישתנו בעלי-החיים באופן חיצוני? מאחר ואנו חולקים 70% ממאגר הגנים שלנו עם זבוב הפירות, ממצאים אלו הינם מעניינים גם עבור בני אדם. הפרויקט הרב-שנתי ממומן על-ידי מועצת החקר האירופאית (ERC) עם המענק המתקדם הנחשק Advanced Grant של ERC עם הקרן האוסטרית למדע FWF.
תוכן המאמר הנוכחי מבוסס בעיקרו על ההסברים והפרסומים שסופקו ע"י המכון המכון לתורשת האוכלוסיה (IMP) באוניברסיטה לרפואה וטרינרית בוינה Vetmeduni Vienna) AtmoSAFE). תודה למנהל המכון, פרופסור ד"ר במדעי הטבע, מר קריסטיאן שלוטרר, עבור הסיוע שסיפק בחפץ-לב.
לפרטים נוספים על אינקובטורי ממרט לחץ כאן