Augļmušas

Augļmušas ir sīkas līdz vidēja lieluma mušas, apmēram 1,5—7 mm lielas.^[3] Mātītes parasti ir nedaudz lielākas par tēviņiem. Vēdera gals mātītēm ir smailāks, jo beidzas ar teleskopisku dējekli, tēviņiem – noapaļots un beidzas ar ģenitālijām. Īpaša tēviņu pazīme ir dzimuma sekstītes – hitīna sariņu virknes, kas atrodas uz priekškāju pirmā posma. Pārošanās laikā tās palīdz labāk noturēties uz mātītes.^[4] Uz galvas, uzreiz aiz acīm visām augļmušām ir stīvi matiņi, kas noliekti uz aizmuguri. Tās parasti ir dzeltenā vai dzeltenbrūnā krāsā ar koši sarkanām acīm.^[5] Dažas sugas ir tumši brūnas, gandrīz melnas. Uz krūšu un vēdera posma ļoti bieži ir dažādi raibumi un svītras.^[3]

"Drosophila", tulkojumā "rasas izbaudītāji" vai "rasas mīlētāji". Šis saliktenis ir moderna latīņu adaptācija sengrieķu vārdiem δρόσος, drósos, “rasa", un φιλία, philía, "mīlis" vai "izbaudītājs".

Augļmušas ir sastopamas visā pasaulē. Visvairāk augļmušu sugu ir sastopams tropos. Havaju salās ir sastopamas vismaz 800 sugas.^[6] Tās ir sastopamas tuksnešos, lietusmežos, purvos un pat augstos kalnos. Dažas ziemeļos sastopamās sugas hibernē. Lielākā daļa augļmušu pārojas sapuvušu augu un sēņu atliekās. Tās sugas, kas izmanto augļus, atrod puvumus, izmantojot fermentācijas smaku. Visvairāk pievilina metanols un etanols. Augļi, kurus šīs mušas izvēlas, satur lielu pektīnvielas devu, kas ir indikators alkohola daudzumam fermentācijas procesā. Citrusaugļi, āboli, bumbieri, plūmes un aprikozes iederas šajā kategorijā.^[7] Dažas sugas ir pielāgojušās parazitizēšanās un gaļēdāja dzīvesveidam.

Optimālais substrāts

Augļmušas vienmēr uzturas trūdošu augu vai augļu tuvumā, jo gan kāpuri, gan pieaugušas mušas barojas ar augu sulu, rūgstošiem augļiem un raugiem. Latvijas ziemu augļu mušu kāpuri un olas pārlaiž augsnē.^[4]

Augļmušu auglība atkarīga no ārējās vides apstākļiem — no gaisa temperatūras, mitruma, gaismas daudzuma, barības un olu dēšanai piemērotu vietu pieejamības. Ārējās vides iedarbība izraisa organisma atbildes reakciju, piemēram, no barības kvalitātes (no olbaltumvielu un ogļhidrātu daudzuma) ir atkarīga olšūnu oocītu nobriešana.^[4] Gan mātītes, gan tēviņi dzimumgatavību sasniedz otrajā diennaktī pēc izšķilšanās, bet maksimālā dzimumgatavība un auglība iestājas 4—6 dienas vecām mušām. To vidējais dzīves ilgums ir atkarīgs no apkārtējās vides apstākļiem, tas var sasniegt pat 80 - 153 dienas, bet vidējais dzīves ilgums laboratorijas apstākļos mātītēm ir 26 dienas un tēviņiem – 33 dienas.

Reprodukcija

Šīs dzimtas tēviņiem ir rekords garākajām spermu šūnām pasaulē. Drosophila bifurca ražo 58 mm garas spermu šūnas. Lielākā daļa no to garumu ir astēs.^[8] Tās tiek pārvadātas mātītēm sapinušos kamolos. Augļu mušas ražo salīdzinoši mazu spermu skaitu to garuma dēļ. ^[9] D. melanogaster spermas šūnas ir tikai 1.8 mm garas, bet tās ir 35 reizes garākas par cilvēku spermas šūnām. Vairākas D. Melanogaster pasugas pielieto traumatisko insemināciju, izdurot caurumu.^[10]

Drosophila reproduktīvās spējas ir ļoti atšķirīgas. Piemēram D. melanogaster kas pārojas lielās, salīdzinoši retās vietās, satur olnīcas, kas spēj izaudzēt 10–20 olas reizē, lai varētu tās izdēt vienā vietā. Dažas sugas, kas dēj biežāk, bet sliktākas kvalitātes substrātos, dēj 1-2 olas dienā. Šīm olām ir respirācijas struktūras to priekšdaļā, kuru atvere izveido carumu, kas ved tieši uz embriju. Kāpuri nebarojas ar satrūdušo augli, bet ar pelējumu un mikroorganismiem, kas sastopami to izvēlētajā substrātā. Attīstības laiks sugām ir atšķirīgs. To ietekmē temperatūra, substrāta paveids un populāciju blīvums.

Augļmušu pēcnācēju izdzīvošana līdz pieaugušaja kukaiņa stadijai ir stipri saistīta ar diennakts laiku. Mušas, kuras izdētas naktī, izdzīvo biežāk nekā tās, kas izdētas dienā.^[11]

Pārošanās laikā iesaistītās uzvedības un procesi

Seksuāla uzvedība

Šī daļa galvenokārt asociējas tikai ar Drosophila Melanogaster un Drosophila Simulans. Augļmušu tēviņi pievilina mātītes ar dejām.^[12] Mātītes atbild šīm dejām ar savu uzvedību.^[13] Augļmušu tēviņiem un mātītēm ir vairāki uzvedību indikatori, lai noteiktu to domas šajā procesā.^[12][13][14] Daži no šiem indikatoriem ir to pozīcija, feromonu sekrēcija, sekošana mātītēm, kāju sišana pret zemi, spārnu izplešana, vibrāciju izveidošana, dziedāšana, dzimumorgānu laizīšana, vidukļa locīšana, cenšanās pāroties un pats pārošanās process.^{[12][13][14][15]} Augļmušu dziesmas ir dziļi pētītas. Katrai sugai šīs dziesmas ir atšķirīgas, bet līdzība ir to viļņveidīgā skaņa.

Pārošanās uzvedība ir asociēta ar vairākiem seksuāli atlasītiem gēniem.^[12]

Fruitless (fru) gēns Drosophila ģintī palīdz regulēt vīriešu dzimtes pārstāvju pievilināšanas uzvedību.^[14] Ja šis gēns mutējas, ir saskatāmas viendzimumu attiecību asociētas uzvedības starp tēviņiem. Vīriešu dzimtes Drosophila ar fru mutāciju pievērš uzmanību citiem tēviņiem, nevis mātītēm.^[16] Šīs mutācijas zaudēšana anulē šo uzvedību.^[16]

Feromoni

Feromoni tika atrasti dažās tuksnešu augļmušu sugās.^[17] Šie feromoni izraisa mātītēm būt nepievilcīgām citiem tēviņiem pēc pārošanās. Feromonus izlaiž tikai tēviņi.

Laboratorijās audzētās populācijas

D. melanogaster ir populārs paraugorganisms eksperimentiem, jo to var viegli masveidā izaudzēt no savvaļā ķertām populācijām, tām ir īss paaudžu laiks un ir viegli iegūstamas mutācijas. Tomass Hants Morgans 1906. gadā sāka darbu ar D. melanogaster un 1910. gadā akadēmiskajai sabiedrībai ziņoja par pirmo atklājumu par baltādainu mutantu. Viņš meklēja paraugorganismu ģenētiskās iedzimtības izpētei, jo viņam bija vajadzīga suga, kas varētu nejauši iegūt ģenētisku mutāciju, kura redzami izpaustos kā morfoloģiskas izmaiņas pieaugušā dzīvniekā. Par darbu ar augļmušām viņš 1933. gadā saņēma Nobela prēmiju medicīnā par hromosomu, kā gēnu pārmantojamības pārnesēja identificēšanu. Šo, kā arī citas augļmušu sugas plaši izmanto ģenētikas, embrioģenēzes, sugu veidošanās, neirobioloģijas un citos pētījumos.

Tomēr dažas Drosophila sugas ir grūti kultivēt laboratorijā, parasti tāpēc, ka savvaļā tās vairojas uz viena konkrēta substrāta. Dažām to var izdarīt, izmantojot īpašas audzēšanas barotņu receptes vai ieviešot ķīmiskas vielas, piemēram, sterīnus, kas sastopami dabiskajā substrātā. Citām tas (pagaidām) nav iespējams. Dažos gadījumos kāpuri var attīstīties uz parastas Drosophila laboratorijas barotnes, bet mātīte nedēj olas. Šādos gadījumos bieži vien atliek tikai ievietot nelielu dabiskā substrāta gabaliņu, lai izraisītu olu dēšanu.^[18]

Augļmuša tiek uzskatīta par vienu no vērtīgākajiem ģenētiskajiem modeļorganismiem; gan pieaugušie īpatņi, gan embriji ir pielietoti kā eksperimentāli modeļi.^[19] Augļmuša ir galvenais kandidāts ģenētiskajiem pētījumiem, jo cilvēka un augļmušu gēnu saistība ir ļoti tuva.^[20] Cilvēka un augļmušu gēni ir tik līdzīgi, ka slimības izraisošos gēnus cilvēkam var sasaistīt ar analogiem augļmušas gēniem. Augļmušas četrās hromosomās ir aptuveni 15500 gēnu, bet cilvēka 23 hromosomās ir aptuveni 22000 gēnu. Tādējādi gēnu blīvums uz vienu hromosomu augļmušā ir lielāks nekā cilvēka genomā.^[21] Nelielais un pārvaldāmais hromosomu skaits padara augļmušas vieglāk pētāmas. Šīs mušas arī pārnes ģenētisko informāciju un nodod pazīmes paaudžu paaudzēs, līdzīgi kā to dara cilvēku dzimtas pārstāvji. Šīs pazīmes var pētīt dažādās augļmušu līnijās un iegūtos rezultātus var izmantot, lai secinātu ģenētiskās tendences cilvēkos. Ar augļmušām veiktie pētījumi palīdz noteikt gēnu pārneses pamatnoteikumus daudzos citos organismos.^[22][23]

Ģenētika

Drosophila sugas tiek plaši izmantotas kā paraugorganismi ģenētikā (tostarp populāciju ģenētikā), šūnu bioloģijā un bioķīmijā. Šī iemesla dēļ tiek veiktas plašas pūles, lai sekvencētu drosofilu genomus.^[24] Šo sugu genomi ir pilnībā sekvencēti:

• Drosophila (Sophophora) melanogaster
• Drosophila (Sophophora) simulans
• Drosophila (Sophophora) sechellia
• Drosophila (Sophophora) yakuba
• Drosophila (Sophophora) erecta
• Drosophila (Sophophora) ananassae
• Drosophila (Sophophora) pseudoobscura
• Drosophila (Sophophora) persimilis
• Drosophila (Sophophora) willistoni
• Drosophila (Drosophila) mojavensis
• Drosophila (Drosophila) virilis
• Drosophila (Drosophila) grimshawi

Šie dati ir izmantoti daudziem mērķiem, tostarp evolūcijas genomu salīdzināšanai. D. simulans un D. sechellia ir radniecīgas sugas, un krustojot tās, iegūst dzīvotspējīgus pēcnācējus, savukārt D. melanogaster un D. simulans rada neauglīgus hibrīdu pēcnācējus. Drosophila genomu bieži salīdzina ar tālāku radniecīgu sugu, piemēram, medus bišu Apis mellifera vai odu Anopheles gambiae genomiem.

Augļmušas kā modeļus pētījumos izmanto jau gandrīz simt gadu, jo tās laboratorijas apstākļos ir viegli pavairot un uzturēt. Pirmais zinātniskos nolūkos tās izmantoja Tomass Hants Morgans 1909. gadā.^[4] Šī iemesla dēļ dažas sugas ir ļoti labi un plaši izpētītas.

Ja mājoklī savairojušās augļmušas, vispirms ir jāatbrīvojas no visiem augļiem un atvērtām sulas kārbām, tad mušas pašas aizlidos. Otra metode – burkā var ieliet kaut ko rūgstošu, un, kad mušas tajā salīdušas, uzliek vāku un iznes burku laukā. Var arī iegādāties speciālas mušu lamatas, kurās ieliek ēsmu. Mušas pa apakšu ielīdīs, bet centīsies izkļūt ārā pa augšu, jo tām piemīt tieksme lidot uz augšu.^[4]

Augļmušu dzimta (Drosophilidae)

• apakšdzimta Drosophilinae
  • cilts Drosophilini
  • cilts Cladochaetini
• apakšdzimta Steganinae
  • cilts Steganini
  • cilts Gitonini

• Vikikrātuvē par šo tēmu ir pieejami multivides faili. Skatīt: Augļmušas.

• Encyclopædia of Life raksts (angliski)
• Latvijas daba: Augļmušu dzimta