Размещено на http: //www. allbest. ru/

«Влияние рациона на выживаемость плодовых мушек с различным фенотипом»

автор: Чернова И.А.

Руководитель: Кудряшова Е.Е.

Москва 2013

Оглавление

Введение

1. Теоретическая часть

1.1 Генетика как наука

1.2 Популяционная генетика

1.3 Эволюционная генетика

1.4 Геронтология

2. Практическая часть

2.1 Цели, задачи и методы эксперимента

2.2 Приготовление питательной среды

2.3 Пересаживание дрозофил

2.4 Определение пола дрозофил

2.5 Изменение концентрации питательных веществ

2.6 Результаты

Заключение

Введение

Актуальность. В современной науке особо остро стоит вопрос об экспрессии генов и влиянии окружающей среды на проявление тех или иных признаков. Современная генетика выявила основные закономерности наследования признаков, однако вопрос их проявления стоит особенно остро. Как влияют различные условия среды на фенотип организма? Почему генетически однородные однояйцовые близнецы в разных условиях выглядят неодинаково? Проблема экспрессии генов и влияния условий среды сейчас активно разрабатывается современной генетикой. Как известно, с точки зрения генетики, признаки, содержащиеся в виде наследственной информации, хранятся в виде последовательностей нуклеотидов в молекуле ДНК. Однако реализация записанной информации зависит не только от внутренних условий, но и от внешних условий. Понятия генотип и фенотип связаны через условия окружающей среды.

Также современная генетика занимается изучением влияния условий среды на признаки не одного-единственного организма, а популяции в целом, проявляющиеся в результате различных мутаций - дикие и мутантные, их выживаемостью и приспособленностью, а также значением для образования новых систематических категорий. Этими проблемами занимается популяционная генетика.

Последнее время появились исследования отечественных и иностранных генетиков совместно с экологами, направленные на изучение влияния состава и количества питательных веществ на продолжительность жизни и способность к размножению разных групп животных. Мы привыкли, что нехватка питательных веществ негативно сказывается на жизни организмов всех систематических групп - дробянок, растений, грибов, и особенно животных. В экологии считается, что количество питательных веществ часто является одним из основных ограничивающих факторов. Изучая популяционную генетику, мы столкнулись с несколькими статьями, в которых говорится о негативном влиянии избытка питательных веществ на животных и положительном эффекте при его небольшом дефиците. Эти исследования показали, что снижение питательных веществ для дрозофил на 25 % увеличивает продолжительность жизни испытуемых животных (Mair et al., Demography of dietary restriction and death in Drosophila. Science 301, 1731-1733 (2003)). Также доказано, что излишнее питание снижает длительность жизни живых существ.

Попытки понять механизм проявления генов в виде признаков совершаются постоянно, и заканчиваются вполне успешно: выявлено влияние алкоголя на проявление признаков (plosgenetics: Maternal Ethanol Consumption Alters the Epigenotype and the Phenotype of Offspring in a Mouse Model), влиянии естественного отбора на фенотип (известно, что отбору подвергаются не гены, а их проявление), у некоторых грибов выявлены гены, которые запускают экспрессию определенных генов в стрессовых условиях (стрессовые условия с точки зрения экологии те, которые сильно отличаются от оптимальных и приближаются к критическим).

Исходя из этих сведений, мы предположили, что ограниченный и нормальный (привычный) рацион по-разному влияет на длительность жизни, выживаемость и плодовитость дрозофил (нормальных и с некоторыми мутациями). Мы хотим повторить эксперимент и показать влияние количества питательных веществ на продолжительность жизни, скорость развития и количества потомков у плодовых мушек Drosophila Virieis (универсальном объекте исследований в экспериментальной генетике). В качестве контроля мы используем дикий тип дрозофил и одну мутацию - белые глаза (White). На первом этапе будут выведены несколько поколений обоих мутаций в стандартном количестве питательных веществ и стандартных условиях развития (температура, освещенность и т. д.). Далее планируется снижать количество питательных веществ в среде и параллельно увеличивать для всех мутаций.

Цель. Изучить влияние количества питательных веществ в среде на продолжительность жизни, выживаемость и плодовитость дрозофил дикого типа и мутантного (белые глаза).

Объект исследования: продолжительность жизни, выживаемость и плодовитость дрозофил Drosophila Virieis дикого типа и мутации «белые глаза». плодовый мушка фенотип генетик

Предмет исследования: связь рациона и продолжительности жизни, плодовитости дрозофил.

Задачи.

1. Изучить литературные источники по вопросу исследования

2. Научиться готовить различные питательные среды для выращивания дрозофил

3. Научиться различать самок и самцов дрозофил, проводить скрещивание

4. Наблюдать за ростом, развитием и количеством выживших особей в питательных средах с разной концентрацией питательных веществ.

5. Регистрировать результаты о количестве потомков, продолжительности жизни и выживаемости дрозофил.

6. Сделать выводы о влиянии количества питательных веществ в среде на продолжительность жизни дрозофил, количеству потомства и их выживаемости.

Для реализации поставленных задач мы выбрали следующие литературные источники:

1. Генетика / Бартон Гуттман, Энтони Гриффитс, Дэвид Сузуки, Тара Куллис. - Пер. с англ. О. Перфильева. - М.:ФАИР-ПРЕСС, 2004. - 448 с.:ил. - (Наука & Жизнь). Эта книга раскрывает основные закономерности наследования и изменчивости признаков, показывает роль мутаций на процессы видообразования, иллюстрирует возможности экспрессии генов. Этот источник информации стал для нас основным в понимании классических методов и подходов к изучению генетики как науки.

2. Биология старения / А. М. Вайсерман, Е. А. Федоренко*, Н. М. Кошель, Л. В. Мехова, А. В. Писарук, А. И. Бажинова, А. К. Коляда, О. Г. Забуга, В. П. Войтенко Государственное учреждение "Институт геронтологии им. Д. Ф. Чеботарева НАМН Украины", 04114 Киев *Институт физиологии им. А. А. Богомольца НАН Украины, 01024 Киев. Эта статья является основным для экспериментальной части нашей работы. На неё мы опирались при планировании и постановке эксперимента, ориентировались на опубликованные в данной статье результаты.

А так же мы использовали небольшую часть материала из нашей исследовательской работы прошлого года.

1. Теоретическая часть

1.1 Генетика как наука

Генетика является одной из самых современных и развивающихся наук. Она имеет широкий спектр исследований. Для этого она была разделена на науки с более узким кругом изучений:

* Классическая генетика

* Популяционная генетика

* Археогенетика

* Молекулярная генетика

* Геномика

* Медицинская генетика

* Генная инженерия

* Спортивная генетика

* Судебно-медицинская генетика

* Криминалистическая генетика

* Биохимическая генетика

* Генетика человека

* Генетика микроорганизмов

* Генетика растений

* Эволюционная генетика

* Биометрическая генетика

* Экологическая генетика

* Генетика количественных признаков

* Физиологическая генетика

* Психиатрическая генетика

* Генетика соматических клеток

* Генетика вирусов

* Генетика пола

* Радиационная генетика

* Генетика развития

* Функциональная генетика

Далее будут раскрыты наиболее распространенные направления современной генетики:

Археогенетика - область науки, применяющая методы молекулярной генетики к изучению прошлого человечества.

К методам археогенетики относятся:

* анализ ДНК, полученный из археологических останков (древняя ДНК);

* анализ ДНК современных популяций (людей, домашних растений и животных) с целью изучения человеческого прошлого и генетического наследия взаимодействия человека с биосферой;

* применение статистических методов молекулярной генетики к археологическим данным.

Молекулярная генетика -- область биологии, соединяющая собой молекулярную биологию и генетику. В области генетики молекулярная биология показала химическую природу вещества наследственности, физико-химические условия хранения в клетке информации и точного копирования её для передачи в ряде поколений.

Геномика -- раздел молекулярной генетики, исследующий геном (все одинарные ДНК организма) и гены живых организмов.

Медицинская генетика (генетика человека, клиническая генетика) - область медицины, которая изучает явления наследственности и изменчивости в различных популяциях людей, особенности проявления и развития нормальных и патологических (с отклонениями от нормы) признаков, зависимость заболеваний от генетической предрасположенности к ним и условий окружающей среды. Задачей является выявлять, изучать и лечить наследственные болезни, предотвращать воздействие негативных факторов окружающей среды на наследственность человека.

Генная инженерия - совокупность методов и технологий получения рекомбинантных РНК и ДНК, выделения генов из клеток, осуществления с ними различных действий и введения их в другие организмы.

Генетика человека (микроорганизмов, растений, вирусология) - разделы генетики, изучающие закономерности наследования и изменчивости признаков у человека (микроорганизмов, растений, вирусов).

В теоретической части нашей исследовательской работы более подробно будут рассмотрены такие науки как популяционная генетика, эволюционная генетика и генетика старения.

1.2 Популяционная генетика

Популяционная генетика - раздел генетики, изучающий распределение частот аллелей и их изменения за счёт движущих сил эволюции: мутагенеза, естественного отбора, дрейфа генов. Разнообразие форм генов поддерживается за счёт мутаций, которые с низкой частотой происходят в популяции постоянно. Некоторые изменения генотипа оказываются полезными, поэтому особи с генетическими изменениями получают больше шансов оставить потомство. Со временем количество особей с полезной мутацией увеличивается. Естественный отбор предполагает такое репродуктивное преимущество некоторых особей. Генотип имеет проявление в фенотипе в виде признаков, на которые действует естественный отбор. Каждый фенотип в свою очередь имеет свою степень приспособленности, измеряемую с частотой репродукции. Если у определённого фенотипа организма высокая приспособленность, это означает, что особи с таким генотипом имеют больше возможностей передать свои гены потомству. Однако для образования нового вида или более крупной таксономической единицы (рода, класса) необходимы более масштабные изменения в генофонде (совокупность всех генов популяции). Мутации обычно происходят независимо друг от друга, в разное время и у разных особей, а конечный изменённый генофонд образуется посредством рекомбинаций. Популяционная генетика описывает эти процессы статистическими методами. Можно определить частоты аллелей, подсчитав количество из носителей, как гомозигот, так и гетерозигот. Для этого существует формула Харди - Вайнберга, основа популяционной генетики. Выглядит она так: P = p2+2pq + q2, где Р - равновесие, р - частота генотипа р, q - частота генотипа q. По формуле Харди-Вайнберга частоты, с которыми встречается доминантный ген А и его рецессивный аллель а, обозначаются буквами р и q и выражается в долях единицы, а сумма их р + q = 1. Соотношение генотипов АА, Аа и аа в диаллельной популяции выражается формулой (р + q) 2 = p2+ 2pq + q2. Taким образом, генотип АА встречается с частотой р2, частота генотипа Аа (гетерозиготы) будет равна 2pq, а частота генотипа аа - q2.

Значение данного закона заключается в том, что при случайном скрещивании по данному гену, частоты аллелей будут постоянными. Однако необходимо соблюдение условий, необходимых для того, чтобы популяция была устойчивой и не возникали процессы, связанные с появлением эффекта «бутылочного горлышка» и «эффекта основателя». При данных процессах соотношение частот аллелей резко меняется. Это связано с резким сокращением численности популяции и соответственно случайной элиминации аллелей.

1.3 Эволюционная генетика

Эволюционная генетика - раздел генетики, изучающий наследственность и изменчивость организмов, влияние факторов на эти процессы, выявляющий ход развития отдельных организмов путём сравнивания их онтогенезов (индивидуального развития). Как говорил советский генетик Феодосий Добржанский: «Всё в биологии имеет смысл только в свете эволюции». За последние 150 лет было экспериментально доказано, что все виды произошли от других, предковых. Существует несколько свидетельств эволюции. Одно из самых весомых - гомология на всех уровнях биологической организации, в особенности молекулярном. С помощью современных технологий можно секвенировать белки и молекулы ДНК (секвенирование - определение последовательности аминокислот в белках и нуклеотидов в ДНК), что позволяет точно определять родство организмов. Сам процесс эволюции можно разделить на макроэволюцию (процесс формирования новых систематических единиц, таких как род, вид и т.д.) и микроэволюцию (внутривидовые и внутрипопуляционные изменения в генотипе). Макроэволюция в свою очередь происходит в трёх направлениях: специализация (приспособление организмов к более узкой среде обитания, чем та, в которой жили их предки), филетическая эволюция (развитие и приобретение новых признаков видами вследствие долгого проживания на определённой территории) и вымирание (исчезновение или смерть таксономических единиц). В микроэволюции происходят два процесса: дивергенция (расхождение признаков и свойств у первоначально близких групп организмов в результате обитания в разных условиях и неодинаково направленного естественного или искусственного отбора) и конвергенция (схождение признаков в процессе эволюции неблизкородственных групп организмов, приобретение ими сходного строения в результате существования в сходных условиях и одинаково направленного естественного отбора).

1.4 Геронтология

Геронтология, или генетика старения - раздел генетики, изучающий наследуемость продолжительности жизни, зависимость проявления старения от генотипа и внешнего воздействия. Наука изучена ещё не окончательно, так как появилась она сравнительно недавно.

По определению геронтологии, старение - это процесс, охватывающий все уровни организации одной особи, нарушение жизнедеятельности клеток и последовательно всего организма. Результат старения - прогрессивное повышение вероятности смерти. Важным свойством этого процесса является гетерогенность (вхождение в генотип одного и более аллеля одного или нескольких генов). Как следствие этого свойства в организме возникают изменения, характерные для старения. Но также в любом органе стареющего организма эти изменения переплетаются с приспособительными изменениями, которые идут на восполнение структурных и функциональных потерь, поэтому невозможно определить скорость старения всего организма в целом, рассматривая изменения в отдельно взятых его частях. Это объясняет использование в исследованиях генетики старения такого показателя, как продолжительность жизни, наследуемость которого является центром изучений науки.

В ходе исследований геронтология установила некоторые факты о продолжительности жизни и факторов, влияющих на неё.

Во-первых, продолжительность жизни зависит от вида животного и его биологии: длительность эмбрионального периода и возраст достижения половой зрелости.

Во-вторых, на ПЖ влияют соматические клетки, в которых возникли мутации, или клетки, делящиеся амитозом, то есть раковые. Раковые клетки практически всегда приводят к летальному исходу, если вовремя не остановить их развитие. Влияние мутационных изменений на организм зависит от типа мутации: если мутация оказывается полезной и закрепляется в генотипе особи, то улучшается качество жизни этой особи или увеличивается продолжительность жизни. В случае если мутация носит вредный характер, то процесс старения идёт быстрее.

В-третьих, некоторые гены с самого начала предрасположены к хроническим заболеваниям, которые передаются по наследству. В этом случае играет большую роль плейотропия (проявление более одного фенотипического признака одним геном), так как если хоть один ген окажется аутосомным, то он повлияет на всю продолжительность жизни организма в целом, она будет меньшей.

В-четвёртых, главным фактором старения являются внешние воздействия. Скорость жизнедеятельности клетки и организма в целом напрямую зависят от температуры, двигательной активности особи, химического состава окружающей среды, уровня радиации.

Одним из главных процессов в клетке является репликация ДНК. Осуществляется этот процесс с помощью ДНК-полимеразы, специального белка, разрезающего генетическую спираль. Особенность этого процесса заключается в том, что при дупликации полимераза урезает часть ДНК, которая потом не восстанавливается, что сокращает продолжительность жизни клетки.

Есть статистические данные, что превышение родителями средней продолжительности жизни на 10 лет добавляет к жизни детей 1 год. Однако геронтология установила, что нет специальной программы старения, в генетическом материале не «записано» время старения и смерти, несмотря на то, что процесс старения находится под генетическим контролем путём изменения его скорости. В исследованиях зависимости скорости старения от условий жизни, проводимых на лабораторных животных, используют следующие показатели:

1) Состояния белков соединительной ткани коллагена и эластина;

2) Сердечной деятельности и кровообращения;

3) Содержания пигмента липофусцина (бурый пигмент, содержащийся в неделящихся клетках (нейронах, клетках сердечных тканей), при старении организма или каких-либо патологиях его концентрация повышается) в клетках нервной системы и сердца;

4) Произвольной двигательной активности;

5) Способности к обучению

Есть версия, что ограниченный рацион положительно влияет на продолжительность жизни организма, увеличивая её. Чтобы проверить эту теорию, украинскими учёными, А. М. Вайсерманом, Е. А. Федоренко, Н. М. Кошелем, Л. В. Меховой, А. В. Писаруком, А. И. Бажиновой, А. К. Колядой, О. Г. Забугой, В. П. Войтенко, были проведены исследования на Drosophila Melanogaster дикого типа Oregon-R. Они уменьшали концентрацию питательных веществ на 90, 80, 70, 60, 40, 30, 20 и 10% и сравнивали полученные результаты с нормой (100% содержания питательных веществ). Они получили следующие результаты:

· Снижение содержания ПВ в корме мух до 40% не влияло на длительность их развития;

· У мух, развивавшихся на среде с дефицитом ПВ более 40 %, выявлено существенное увеличение длительности развития;

· Уменьшение концентрации ПВ в среде до 30% практически не изменяло количество выживших мух, но при развитии на наиболее обедненной питательной среде (10% и 20 % нормы), обнаружено значительное увеличение смертности мушек; в частности, на 10% среде выживала примерно только половина особей.

2. Практическая часть

2.1 Цели, задачи и методы эксперимента

Цель нашей исследования - выявить влияние различной концентрации питательных веществ на выживаемость и плодовитость дрозофил с некоторыми мутациями. Для проведения эксперимента мы использовали две мутации плодовых мушек Drosophila Melanogaster: с нормальным, обычным генотипом и с мутацией White (Белые Глаза).

Рис.1 Дрозофилы с нормальным генотипом (справа) и дрозофилы с мутацией белые глаза (слева)



Рис.2 Дрозофилы с мутацией белые глаза

Рис.3 Дрозофилы с нормальным генотипом

Для достижения нашей цели мы поставили себе следующие задачи:

1. Выбрать один из известных вариантов приготовления питательной среды для выращивания дрозофил: наиболее легкий, быстрый и доступный по ингредиентам.

2. Отработать механизм пересаживания дрозофил из одной пробирки в другую.

3. Уметь определять пол мух для точного их подсчёта, отбирать особей, наиболее подходящих для дальнейшего развития.

4. Изучить влияние ограничения количества питательных веществ в среде на плодовитость, скорость развития и выживаемость двух мутаций дрозофил.

5. Анализировать все получаемые результаты, выявлять зависимость количества потомства и его выживаемость от типа мутации и концентрации питательных веществ в среде.

2.2 Приготовление питательной среды

1. Приготовление питательной среды

Было предложено три рецепта приготовления:

1-ый РЕЦЕПТ. Главным элементом данной смеси являются дрожжи и вода, дополнительными элементами - сахар, изюм или меласса. Чтобы смесь имела желеобразную консистенцию, в нее добавляют агар или желатин. Необходимо соблюдать следующие пропорции:

- дрожжи - 60 гр;

- изюм - 40 гр;

- агар (или желатин) - 6 гр;

- манная крупа - 40 гр;

- вода - 1 л.

Смесь варят 1,5 часа, затем охлаждают и разливают по сосудам, после чего по поверхности разбрызгивают суспензию дрожжей. Для приготовления суспензии берут дрожжи, взбалтывают, и пока клетки дрожжей не осели, разбрызгивают приготовленную смесь. Поскольку личинки дрозофил быстро разжижают смесь и могут в ней утонуть, через 5-6 дней на поверхность питательного субстрата кладут куски поролона. Можно сделать смесь более плотной за счет увеличения количества агара (до 10-12 гр), тогда надобность в поролоне отпадает.

2-ый РЕЦЕПТ. Составляющие части:

- дрожжи - 30 гр;

- агар (или желатин) - 10 гр;

- манная крупа - 110 гр;

- сахарный сироп - 30 гр;

- вода - 1 л.

Для приготовления смеси манную крупу размешивают с водой, добавляют агар, дрожжи и сироп. Смесь уваривают на слабом огне, охлаждают и разливают по сосудам слоем высотой около 2 см. Периодическое разбрызгивание по поверхности этого субстрата суспензии дрожжей стимулирует откладывание яиц дрозофилами. На одной порции смеси можно вырастить 2-3 поколения мушек. Для такой питательной среды нет необходимости в поролоне, поскольку мы увеличили количество желатина (агара). Поролон может препятствовать вылуплению личинок и их выходу на поверхность питательной среды.

3-ый РЕЦЕПТ. Составляющие части:

- дрожжи - 90 гр;

- агар (или желатин) - 15 гр;

- меласса - 90 гр;

- вода - 1 л.

В питательную среду можно также добавлять измельчённые кусочки фруктов (яблок, банан, груш), сладкую рисовую или пшенную кашу и т. д. Смесь уваривают до однородной массы, охлаждают, разливают по пробиркам.

Мы остановились на втором рецепте, так как он оказался самый эффективный: легко готовится, быстро застывает, среда получается не слишком жидкая для мух.

Другие рецепты либо были более трудоемкими, либо некоторые ингредиенты трудно найти в магазине (например, мелассу).

Также на выбор повлияло то, что приготовленная нами среда была похожа по составу на изначальную, в которой находились привезённые из МГПУ дрозофилы. На этой среде дрозофилы жили около недели, после недели среда стала подсыхать и портиться.

2.3 Пересаживание дрозофил

Пересаживание дрозофил

Для пересадки в другие пробирки с питательной средой мух надо сначала усыпить. В качестве усыпляющего средства мы использовали диэтиловый эфир (Н5С2-О-С2Н5). При работе с диэтиловым эфиром важно соблюдать правила безопасности: не допускать попадания эфира на поверхность кожи и слизистых, избегать излишнего испарения эфира, так как, попадая через дыхательные пути в организм человека, может вызывать отравление. А так как дрозофилам хватало буквально капли эфира, чтобы заснуть, мы использовали обыкновенный медицинский шприц с иголкой, потому что игла легко проникала сквозь ватный слой, и можно было дозировать количество эфира. В случае если мухи не засыпали, мы помещали ватку, пропитанную диэтиловым эфиром в пробирку. Когда мушки засыпали, мы выкладывали их на стол и подсчитывали количество особей мужского и женского пола. Процесс первой пересадки проходил так: мы капнули каплю диэтилового эфира в пробирку, дождались, пока все мухи не упали на дно пробирки и не уснули, затем мы высыпали их на стол, подсчитали количество особей мужского и женского пола и пересадили попарно каждой особи в несколько пробирок.

Большинство пересаживаний таким образом проходили удачно, однако бывали случаи, когда дрозофилы долго находились в активном состоянии, и их приходилось усыплять большим количеством диэтилового эфира.

2.4 Определение пола дрозофил

Определение пола дрозофил.

Различить дрозофил по полу несложно: у самок длинное белое брюшко, у самцов короткое и серое/чёрное.

Рис.4 Сравнение мужской и женской особей дрозофил

Внешне самки и самцы дрозофилы очень различаются. Самки крупнее самцов: в длину они достигают максимум 5 мм, в то время как самцы - всего лишь 2-3 мм. Брюшко у самки удлиненное и несколько округлое с заостренным концом. Самцы дикого типа дрозофил имеют небольшое цилиндрическое брюшко с тупым концом, которое окрашено в серо-черный цвет. Дикий тип дрозофил также имеет красные глаза и нормальные крылья, то есть их признаки представлены доминантными генами.

Drosophila White практически ничем не отличаются по внешности от Drosophila Melanogaster, за исключением цвета глаз: у мушек с нормальным генотипом они красного цвета, у мутантных - бесцветные. За выработку пигментов цвета глаз дрозофил отвечает несколько генов. Если же в одном из этих генов возникает мутация, влияющая на выработку пигмента (в диком типе цвет глаз - смесь красных и коричневых пигментов), то цвет глаз проявляется как белый.

Рис.5 Сравнение мушек с нормальным генотипом и мутацией Белые Глаза

После подсчёта мы отбирали наиболее здоровых, как нам казалось, дрозофил и сажали в новую среду. Сначала мы сажали каждую мутацию группами (по 6-8 особей сразу). Но для такого количества мух и их потомства пространство было слишком маленьким, и они в скором времени могли погибнуть. Тогда мы сажали их попарно, но и это оказалось неудачей, так как не всегда мухи скрещивались и давали потомство. Оптимальным оказалось помещать дрозофил по 2 самца и 2 самки, так больше вероятности получения потомства и снижение избыточного количества особей в среде. Это оказалось также оптимальным вариантом потому, что пространство для мух было небольшим и самих пробирок было ограниченное количество.

Условия для содержания дрозофил должны быть определеными. Температура не должна превышать 25?С, иначе мушки погибнут; при более низких температурах - затормозятся процессы жизнедеятельности мушек. Также воздух не должен быть слишком влажным, так как повышенная влажность - отличная среда для развития спор плесневых грибов, а они могут проникать куда угодно. Не смотря на соблюдение условий разведения дрозофил, иногда в пробирке с питательным субстратом и дрозофилами появлялась плесень, что являлось большой проблемой. Мы предпринимали меры по удалению плесени: пересаживали мух в другую чистую пробирку, но в большинстве случаев это не помогало, так как плесневые грибы переносились вместе с мухами, и среда заражалась снова. Заплесневевшие пробирки приходилось выбрасывать. Изучив диплом Екатерины Воробьёвой, мы узнали, что в борьбе с плесенью можно использовать пропионовую кислоту (Н3С-СН2-СНООН), добавляя её в питательную смесь. Она убивает споры плесневых грибов.

2.5 Изменение концентрации питательных веществ

Изменение концентрации питательных веществ.

В течение трёх месяцев мы вырастили несколько поколений мух на нормальной среде, наблюдали за скоростью развития и количеством потомков. Дрозофилы с мутацией «Белые Глаза» погибли раньше, чем мы ожидали. Точных причин мы не можем установить, но есть предположение, что причиной гибели стал тот факт, что организм с какой - либо мутацией слабее организма с нормальным генотипом (если только эта мутация не является полезной). В январе эксперимент перешел на следующий уровень - с изменением концентрации питательных веществ в среде: мы уменьшали процент содержания манной крупы как основного источника питательных веществ на 15%, 30% и 50%; и смотрели на влияние изменений: меняется ли длительность жизни, количество потомков, и количество невылупившихся из куколок мух; пытались выявить закономерность получаемых результатов от концентрации питательных веществ в среде. Условия развития мух были одинаковы и соответствовали контрольной группе, пересаживали дрозофил по отработанной схеме. Мы приготовили по четыре пробирки с разной концентрацией субстрата, пересадили по четыре особи в каждую пробирку и наблюдали за развитием дрозофил, продолжительностью их жизни и количеством потомков.

2.6 Результаты

Как видно из диаграмм, дрозофилы с нормальным типом оказались более жизненно устойчивые, чем дрозофилы с мутацией "Белые Глаза", хотя условия и время развития были одинаковыми.

Рис.6 Диаграмма, показывающая количество потомков дрозофил с диким генотипом, получившееся за определённый период



Рис.7 Диаграмма, показывающая количество потомков дрозофил White, получившееся за определённый период

Результатом эксперимента с уменьшением концентрации питательных веществ стало то, что дрозофилы жили дольше всего в среде с 30%-ым содержанием субстрата. В среде с 15%-ым содержанием выживаемость и количество потомков также повысились по сравнению со средой с нормальной концентрацией. Результатом обитания в 50%-ом субстрате явилась смерть всех взрослых особей.

Рис.8 Диаграмма, показывающая зависимость количества потомков дрозофил от концентрации питательных веществ



Рис.9 Диаграмма, показывающая количество потомков дрозофил в средах с разной концентрацией питательных веществ

Также мы сравнивали результаты, которые получились у нас и украинских ученых. Есть несколько различий в нашем исследовании и их исследовании, что может объяснить небольшую разницу в полученных результатах:

1) Во-первых, учёные брали большую популяцию дрозофил - по 25 особей в пробирке (особи мужского и женского пола отдельно), в то время как мы - всего по 4 особи в одной пробирке (самцы и самки также раздельно);

2) Во-вторых, мы брали меньше вариаций с дефицитом питательных веществ в субстрате, так как нам было важно подтвердить теорию о том, что дефицит ПВ положительно влияет на организм. Учёные же получили более точные результаты;

3) В-третьих, учёные наиболее часто меняли питательную среду дрозофил, дважды в неделю, в то время как мы пересаживали каждые две недели, дожидаясь полного периода развития мушек.

Заключение

Генетика постоянно развивается. У неё есть огромнейший простор исследований и широкие перспективы в будущем. С постоянным развитием технологий увеличиваются возможности этой науки, совершается больше открытий, тем самым получая ответы на непонятные учёным тайны. Как было сказано раньше, эта наука имеет богатый спектр исследований. Мы рассказали лишь про связь генетики и геронтологии. Мы показали, что снижение питательных веществ в среде вызывает увеличение продолжительности жизни и плодовитость дрозофил.

Мы провели исследование, чтобы показать влияние небольшого дефицита питательных веществ на организм (в нашем случае, дрозофилы), каким образом он скажется на продолжительности его жизни и количестве потомков. В результате исследования оказалось, что уменьшение концентрации питательных веществ положительно влияет на организм: продолжительность жизни и количество потомков увеличиваются. Однако поступление в организм от 50% и ниже количества питательных веществ ведёт к гибели, что наши опыты и доказали. По половому признаку отличий выявить не удалось, в нашем исследовании пол плодовых мушек оказался не существенным для выявления влияния питательных веществ и продолжительности жизни.

Общие выводы из нашего исследования:

1) Дикий тип дрозофил более жизнеустойчив по отношению к дрозофилам с мутацией «White». Мушки с мутацией погибли раньше (еще до начала основного эксперимента), чем мушки с нормальным генотипом. Другие мутации мы не рассматривали.

2) Большой зависимости продолжительности жизни от пола дрозофил мы не увидели, так как разница была небольшая и не поддавалась никаким закономерностям. Самки дрозофил не намного выносливей, чем самцы.

3) Ограниченный питательными веществами на 15% рацион эффективней, чем обычный. В рационе с дефицитом в 30% питательных веществ продолжительность жизни увеличилась еще, следовательно такой дефицит предпочтительнее.

4) Сокращение питательных веществ в субстрате от 50% и более оканчивается летальным исходом.

Размещено на Allbest.ru