Генетические исследования дрозофилы

А провести такую работу на эмбрионе саранчи — насекомом, чей генетический аппарат мало изучен, — представлялось далеко не простым делом. Поэтому мы обратились к эмбриону плодовой мушки Drosophila melanogasier — объекту, к которому методы молекулярной генетики применить было бы гораздо легче.

В отличие от саранчи генетический аппарат плодовой мушки детально исследован. Генетику дрозофилы изучают с 20-х годов нашего века. Идентифицированы тысячи мутантных линий, причем на таком уровне, что индивидуальным генам поставлены в соответствие конкретные функции. Генетические исследования дрозофилы, в особенности проведенные С. Бензером, его сотрудниками и учениками, явились важным вкладом в понимание развития нервной системы. Но маленькие размеры клеток и трудности работы с ними на эмбриональных стадиях не позволяют исследовать вопросы межнейронного распознавания у дрозофилы с тем же разрешением, что и у саранчи.

И все же нам удалось «подогнать» методы, разработанные для изучения эмбриона саранчи, и провести аналогичные эксперименты на дрозофиле. В совместной работе с Дж. Томасом и М. Бейтом из Кембриджского университета мы обнаружили, что центральная нервная система плодовой мушки представляет собой миниатюрную копию таковой у саранчи. Сходство оказалось поразительным. Мало того, что у этих двух насекомых существует гомология между идентифицированными нейронами — их конусы роста тянутся в одинаковых направлениях, отростки соответствующих клеток идут в одинаковых нервных пучках и переходят из одного пучка в другой в тех же самых точках. Рассмотрим в качестве примера нейрон С у дрозофилы. Его конус роста пересекает нейропиль в составе поперечного пучка и поворачивает в продольный нервный тракт. Мы обнаружили, что этот последний состоит из двух Р- и двух А -аксонов. И конец конуса роста С специфично связывается именно с поверхностью аксонов Р — точно так же, как у эмбриона саранчи. Эти наблюдения в совокупности со многими другими позволяют предположить, что способ и весь ход распознавания нейронами друг друга в раннем эмбриогенезе насекомых эво- люционно очень консервативны. Возможность работать на дрозофиле с идентифицированными нейронами и их конусами роста, зная ход нервных отростков по пучкам в центральной нервной системе, позволяет применить методы моноклональных антител, рекомбинантной ДНК и генетического анализа для исследования механизма распознавания и нейронной специфичности.