6.4. Температурочувствительные мутации у дрозофилы

В начале 70-х го­дов ХХ века Д. Сузуки и его группа приступили к изучению температурочувствительных мутаций, вызывающих паралич. Благодаря эффективной системе отбора мутантов ученым за сравнительно короткий срок удалось испытать многие сотни тысяч особей и получить достаточно представительную выборку индуциро­ванных этилметансульфонатом сцепленных с полом мутаций. При испытании на аллелизм эти мутации распределились по нескольким локусам в Х-хромосоме, из которых наибольший интерес предста­вили три: paralytic ^ts , shibire ^ts и stoned. Индекс ts указывает на температурочувствительность мутаций в этих локусах, выражающуюся в том, что при температурах свыше 29°С мутантные особи впадают в состояние паралича.

Мутанты по локусу shibire ^ts (shi ^ts) отличаются быстрой и сильной реакцией на действие высокой температуры. При перенесении их в температуру 29°С они впадают в паралич в первые 2 мин и, не выходя из этого состояния, через 12 часов погибают. Ряд ал­лелей shi^ts обусловливают температурочувствительность на всех стадиях развития — от яйца до имаго.

Воздействие повышенной температурой в опреде­ленные моменты развития (чувствительные периоды) приводит к характерным фенотипическим дефектам глаз, крыльев, лапок и щетинок.

О нейрологической природе мутантов shi^ts свидетельствуют опыты по применению нейротоксина ТТХ (тетродотоксин). При температуре 22°С мухи shi^tsl выявляют устойчивость к ТТХ в 3 раза большую, чем мухи дикого типа. Инъекция ТТХ непосредственно в голову воздействует на ЭРГ нормальных мух, а на мух shi^ts не влияет. Поскольку ТТХ специфически блокирует натриевый канал при возникновении потенциалов действия, Л. Келли предположил, что мутации в локусе shi'^s затрагивают компоненты данного механизма.

Л. Зондергаард получил с помощью ЭМС чувствительную к пониженной температуре сцепленную с полом доминантную мутацию Ocd^ts. Уже при температуре 18°С данная мутация вызывает торможение активности и паралич, подобно тому, как это происходит у мух дикого типа при помещении их в темпе­ратуру 8°С и ниже. Один из эффектов мутантного гена Ocd^ts состоит в повышении энергии активации митохондриальной сукцинатцитохромредуктазы при температуре ниже 18⁰С.

О. Сиддики и С. Бензер индуциро­вали две паралитические мутации в локусе comatose^ts. Мутанты com^ts, помимо чувствительности к высокой температуре, подобно мутантам para^ts оказались чувствительными также к пониженным температурам. Паралич у них наступает при снижении температуры до 12—10°С.

Сравне­ние электрофизиологических параметров мускулатуры, участвующей в обеспечении полета, при внутриклеточном отведении мембранных потенциалов у мутан­тов para^ts , shi^ts и com^ts выявило четкие различия между ними, свидетельствующие о различном характере генетически контролируемых повреждений.

6.5. Мутации, нарушающие циркадные ритмы у дрозофилы

Для мух дикого типа D. melanogaster характерна закономерная цикличность жизненных процессов, таких как время выхода имаго из куколок или суточная двигательная активность взрослых особей. В их основе лежит генетически контролируемый эндогенный ритм нейросекреторной и гормональной активности, осуществляющийся в естественных условиях при чередовании периодов темноты и света.

При 12-часовом световом дне большинство мух вылупля­ется на заре, в первые часы рассвета. Этот ритм сохраняется даже в условиях постоянной темноты, если только куколки когда-либо подвергались световому воздействию.

Морфологические мутации L4 и G1, приводящие к нарушению оптических долей, одновременно сбивают и нормальные циркадные ритмы.

В лаборатории С. Бензера при воздействии ЭМС (этилметансульфонат) получены три сцепленные с полом рецессивные мутации, изменяющие су­точную цикличность выхода имаго: per⁰, per^s, per¹. Все три мутации локализованы на коротком участке Х-хромосомы. Мутация null-period-arhythmic (per⁰) обусловливает более или менее рав­номерное распределение частот выхода имаго в течение су­ток. Мутация short-period (per^s) контролирует вполне четкий ритм, но не при 24-часовом, а при 19-часовом цикле. На­конец, мутация long-period (per¹) удлиняет цикл выхода имаго до 28 часов.

Все рассмотренные мутации одновременно воздействуют на двигательную активность взрослых мух.