PRÀCTICA 1.

INTRODUCCIÓ A LA BIOLOGIA

I MORFOLOGIA DE

DROSOPHILA. http://www.bslave.nl/cms/photos/bslave%20

Hayley KarageorgiouCharikleia.Karageorgiou@uab.catGrado de GeneticaCurso 2018-2019

INTRODUCCIÓ A LA BIOLOGIA I MORFOLOGIA DE DROSOPHILA.

Objectiu

L’objectiu principal d’aquesta primera pràctica és el de familiaritzar-se amb el cicle

vital i la morfologia de les diferents fases del desenvolupament de Drosophila. Els

coneixements adquirits en aquesta pràctica són fonamentals per al desenvolupament de

la resta de pràctiques on s’utilitza aquest material biològic.

Introducció

Drosophila melanogaster, coneguda vulgarment com la mosca del vinagre o de la

fruita, és un material excel·lent de laboratori i, per això, ha jugat un paper molt

important en el desenvolupament de la Genètica. Entre els múltiples avantatges que

ofereix, en destaquen el seu manteniment senzill i econòmic, que permet conservar un

gran nombre de soques interessants per les seves característiques genètiques d’una

forma rutinària, la capacitat de produir un nombre de descendents molt elevat en una

sola generació i la gran varietat de mutants fenotípics que se’n coneixen. A més a més,

les larves de Drosophila, com les d’altres dípters, tenen en les seves glàndules salivals

cromosomes politènics. Aquests cromosomes gegants permeten realitzar estudis

citogenètics molt precisos.

El cicle vital de les espècies del gènere Drosophila

Les drosòfiles són dípters holometàbols que durant el seu desenvolupament passen per

les fases d’ou, larva, pupa i, finalment, insecte adult (Figura 1). La durada del seu cicle

de vida depèn de diversos factors ambientals, tals com la temperatura i la humitat. A

una temperatura de 25 °C i a una humitat relativa del 60%, el cicle de D. melanogaster

des d’ou a adult és d’uns 9 dies; mentre que a 20 °C és d’uns 15 dies. La taula 1 mostra

una cronologia aproximada del desenvolupament de D. melanogaster a 25 °C.

Figura 1. Cicle vital de Drosophila melanogaster.

Després de l’aparellament, la fecundació dels ous té lloc dins l’úter. A continuació es

produeix la posta dels ous (o ovoposició) i l’ou és dipositat a l’exterior. Al cap d’unes

hores, en les quals té lloc una gran proliferació i reorganització cel·lulars, de l’ou

n’eclosiona una larva petita i blanca, molt activa i voraç (Taula 1). El creixement ràpid

de la larva li produeix dues mudes successives, al final de les quals s’obtenen les

anomenades larves de tercer estadi. Aquestes larves perden mobilitat de forma

progressiva i, finalment, es fixen al substrat i comencen a transformar-se en insectes

adults (Taula 1): és la pupació. Les pupes es distingeixen perquè la coberta externa de la

larva es va endurint i enfosquint progressivament, fins a adquirir una tonalitat

groguenca o ataronjada. Un cop ha acabat la metamorfosi, que requereix la degradació i

reabsorció dels teixits de la larva i la producció de nous òrgans a partir d’unes

agrupacions cel·lulars larvàries anomenades discs imaginals, l’insecte adult trenca la

coberta de la pupa i n’emergeix. Immediatament després de l’emergència, els insectes

adults es reconeixen fàcilment perquè no estan completament pigmentats i les seves ales

encara no s’han desplegat. Taula 1. Cronologia del desenvolupament de D. melanogaster a 25 °C.

Hores Dies Estadi del desenvolupament

0 0 fecundació: embrió

22 1 eclosió: primer estadi larvari

47 2 primera muda: segon estadi

70 3 segona muda: tercer estadi

118 5 formació del puparium

119 5 puparium groc

120 5 puparium pigmentat

122 5 muda prepupal

130 5,5 formació del cap, ales i potes

167 7 pigmentació dels ulls

184 7,5 pigmentació de les quetes

214 9 emergència: adult amb les ales plegades

Característiques de l’insecte adult. Identificació dels sexes. Per poder realitzar encreuaments en condicions controlades s’han de reconèixer

inequívocament els sexes i conèixer el temps a partir del qual els individus emergits són

capaços d’aparellar-se. Les drosòfiles poden pertànyer a dos sexes: mascles i femelles

(Figura 2). Els adults poden aparellar-se al cap de poques hores de l’eclosió i les

femelles comencen a posar ous poc després. La capacitat reproductora es conserva al

llarg de tota la vida, si bé la taxa d’ovoposició descendeix a partir del desè dia. La

longevitat depèn en gran part de la disponibilitat d’aliment i de la temperatura, i poden

arribar a assolir fins als tres mesos de vida.

Es poden assenyalar diferents característiques morfològiques que permeten distingir

fàcilment els mascles de les femelles de l’espècie D. melanogaster (com veurem

després algunes d’aquestes característiques no són comunes a totes les espècies del

gènere). El sexe dels adults és més fàcil de distingir en aquesta espècie (Figura 2). Des

de la fase larvària, els mascles es poden distingir perquè els seus testicles són més grans

que els ovaris de les femelles. A través de la coberta de les pupes tardanes es pot

observar també, utilitzant la lupa, una característica que presentaran els mascles

d’aquesta espècie, però no les femelles, són les anomenades pintes sexuals, unes

especialitzacions epidèrmiques presents en els tarsos del parell de potes anterior (Figura

2).

Figura 2. Dimorfisme sexual de Drosophila melanogaster. Visió dorsal d’insectes adults dels dos sexes.

Fixeu- vos en les diferències de l’extrem de l’abdomen. Pota anterior. Els mascles presenten la pinta sexual.

Visió ventral de l’abdomen. Diferències en les estructures genitals i anals (Modificat de Rodríguez, 2005).

Per distingir els dos sexes cal tenir en compte diferents característiques. En primer lloc,

en els mascles s’hi observaran les pintes sexuals. En segon lloc, la pigmentació de la

zona dorsal de l’extrem de l’abdomen és diferent en mascles i femelles: en els mascles

forma una taca negra contínua sobre els segments terminals de l’abdomen (d’aquí li ve

el nom de "melanogaster": extrem de l’abdomen fosc). A més a més, l’abdomen dels

mascles és arrodonit, mentre que el de les femelles és més punxegut. Finalment, els

mascles són una mica més petits. Emprant el binocular, s’observen d’altres

característiques: si col·loquem els individus sobre el seu dors, apareixen els aparells

genitals. En les femelles hi podem veure una placa genital de color clar, mentre que els

mascles tenen una estructura fosca anomenada arc genital.

Dotació cromosòmica

D. melanogaster té quatre parells de cromosomes (2n=8): un parell

d’heterocromosomes o cromosomes sexuals (XX en les femelles i XY en els mascles) i

tres parells d’autosomes (II, III i IV). D’aquesta forma, existeixen quatre grups de

lligament. El cromosoma IV és molt petit ("dot" o cromosoma puntiforme).

Mutants fenotípics

En Drosophila melanogaster es disposa de mutants fenotípics de tipus molt diferents

que afecten la morfologia de l’ala, el color del cos, la mida, forma o color dels ulls o de

les quetes, etc.

Materials i mètodes

En aquesta pràctica s’utilitzaran individus que pertanyen a l’espècie Drosophila

melanogaster; s’estudiarà el seu cicle vital i la seva morfologia, i les característiques

fenotípiques de soques mutants diferents.

Desenvolupament de la Pràctica.

1. A partir de diferents ampolles de cultiu, observeu els distints estadis del

desenvolupament de Drosophila. Fixeu-vos en les larves de mides diferents, pupes i

adults. Descriviu amb l’ajut de dibuixos la morfologia externa de les larves i les pupes.

Establiu les possibles diferències morfològiques entre les larves de mida diferent que

s’observin.

2. Descriviu la morfologia externa de les pupes. En algunes d’elles, les més properes a

l’emergència, s’hi poden observar estructures de l’insecte adult. Si les observeu,

describiu-les també. Poden relacionar-se les morfologies de larves i pupes? Establiu-ne

relacions, si existeixen.

3. Observeu i descriviu la morfologia externa dels adults (color del cos i ulls,

morfologia de les ales i halteris, forma i mida de les quetes, etc).

Cos Ulls Ales Halteris Quetes Altres caràcters

4. Determineu el sexe d’un mínim de deu individus i reconeixeu-ne les diferents

característiques que s’han explicat anteriorment. Anoteu el nombre de mascles i

femelles que heu trobat en sexar. Es detecten diferències morfològiques en els individus

que acaben d’emergir? Si és així, descriviu-les.

Número Característiques Mascles

Femelles

5. Identifiqueu els distints mutants senzills i compareu-los amb la soca salvatge. 6. Determineu les mutacions existents en la soca de letals equilibrats i comparar-lo

amb la soca de fenotip salvatge.

7. Determineu les mutacions de la soca 3 mutant (3M). També les heu de comparar amb

els individus salvatges.

BIBLIOGRAFIA

DEMEREC, M. ed. 1965. The biology of Drosophila. Hafner Publishing Co. New York.

ASHBURNER, M. 1989. Drosophila: a laboratory handbook. Cold Spring Harbor

Laboratory Press. RODRIGUEZ, R. 2005. Manual de prácticas de genética y cuaderno de trabajo.

Universidad Nacional Autónoma de México. Facultad de ciencias.

Altra bibliografia recomanada:

ASHBURNER, M., K.C. GOLIC, R.C. HAWLEY. 2005. Drosophila: a laboratory

handbook. 2nd edition. Cold Spring Harbor Laboratory Press. GREENSPAN R.J. 2004. The theory and Practice of Drosophila Genetics. 2nd edition.

Cold Spring Harbor Laboratory Press. Pàgines Web http://flybase.org/static_pages/imagebrowser/imagebrowser10.html

ANEXOS Figura 3: Segments del tòrax i de l’abdomen. Rodríguez, 2005 (Dibuix de Aldi Oyarzábal).

Figura 5: Morfologia de Drosophila melanogaster (Demerec i Kaufmann, 1973).

Fotografia 1: Mascle de Drosophila melanogaster. Fuente:

http://www.lightblog.com/member/premenopaws/images/drosophila.jpg

Fotografia 2: Femelle de Drosophila melanogaster. Fuente:

http://www.universia.es/uploadFilesNoticias/estudio-analiza-evolucion-genoma-mosca.jpg. Fotografia 3: Ou de Drosophila melanogaster. Fuente: http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/c/cc/Drosophila_egg.png

Fotografia 4: Genitals de Drosophila melanogaster.

Figura 5: Antena de Drosophila melanogaster amb les seves respectives estructures adaptada por Bryant

(1978).

Figura 6: Distribució de les quetes del cap (Rodríguez, 2005).