Ten owad ma na koncie więcej nagród Nobla niż Maria Skłodowska-Curie

Początki nauki o genach kojarzą się nam zwykle z czeskim mnichem, Grzegorzem Mendlem i jego uprawami grochu. Istotnie, to on pierwszy opisał podstawowe prawa dziedziczenia, jednak za jego życia nie powstało jeszcze nawet słowo "genetyka". Przełomowa okazała się dopiero praca Thomasa H. Morgana, który udowodnił, że molekuły odpowiedzialne za dziedziczenie znajdują się na chromosomach. Odkrył to, badając... muszki owocówki.

Morgan prowadził swoje badania od 1910 roku na Uniwersytecie Columbia w Nowym Jorku. Szybko udało mu się ustalić, że owady z gatunku Drosophila melanogaster mają tylko 4 pary chromosomów - niewiele w porównaniu do 23 par u ludzi. W dodatku chromosomy muszek okazały się na tyle duże, że do ich obserwacji wystarczał mikroskop o niewielkiej mocy. To szybko doprowadziło do uznania owocówek za "gatunek modelowy", który idealnie nadaje się do laboratoryjnych eksperymentów.

Równie ważny jest dla naukowców bardzo krótki cykl reprodukcyjny tych owadów. Wystarczą dwa tygodnie, aby w kolonii pojawiło się kolejne pokolenie dorosłych muszek gotowych do zbadania. W ciągu miesiąca kolonia złożona z 500 osobników rozrasta się do nawet 10 000 owadów.

Nie bez znaczenia są też niewielkie rozmiary owocówek, a co za tym idzie mała przestrzeń konieczna do wydzielenia w laboratorium. Tanie i proste jest też zapewnienie muszkom pożywienia i odpowiednich warunków do rozwoju.

Muszki owocówki są obiektem wielu badań nie tylko ze względu na łatwość ich przeprowadzania - muszą być jeszcze użyteczne. W trakcie badania genomu owadów zauważono wiele podobieństw DNA muszek do materiału genetycznego człowieka - ok. 60 proc. całej puli genów. 

Czy to dużo? Zależy jak na to spojrzeć. Teoretycznie jeszcze większą zgodność genetyczną mamy z... bananem. 

Oprócz ilości ważne jest też jednak, za co odpowiadają poszczególne geny. W przypadku muszek, podobieństwa są znacznie bardziej istotne - owocówki mają w genomie odpowiedniki aż 77 proc. genów ludzkich, których aktywacja u człowieka powoduje różne choroby.

To czyni z owadów idealny obiekt badań dotyczących układu odpornościowego, ale także rozprzestrzeniania się chorób genetycznych w populacji i metod leczenia lub "dezaktywacji" poszczególnych genów.

Nagrody Nobla są przyznawane od 1901 roku. W dziedzinie "fizjologi lub medycyny" Komitet Noblowski już 6 razy nagradzał badania przeprowadzone na muszkach owocówkach. W sumie, dzięki tym owadom Nobla otrzymało 10 osób:

• 1933 - Thomas Hunt Morgan - za odkrycia dotyczące roli chromosomów w dziedziczeniu;
  
  
• 1946 - Hermann J. Muller - za odkrycie powstawania mutacji pod wpływem promieniowania rentgenowskiego;
  
  
• 1995 - Edward B. Lewis, Christiane Nusslein-Volhard, Eric F. Wieschaus - za odkrycia dotyczące genetycznej kontroli wczesnego rozwoju embrionalnego;
  
  
• 2004 - Richard Axel - za odkrycie związane z receptorami zapachowymi i organizacją układu węchowego;
  
  
• 2011 - Jules A. Hoffmann - za odkrycia dotyczące aktywacji odporności wrodzonej;
  
  
• 2017 - Jeffrey C. Hall, Michael Rosbash, Michael W. Young - za odkrycie mechanizmów molekularnych kontrolujących rytm dobowy (zegar biologiczny).

Każdego roku ukazują się setki kolejnych prac opartych na badaniu muszek owocówek. Łatwość, dostępność, tempo pojawiania się kolejnych pokoleń przy jednoczesnym rozwoju nowych technologii badawczych pozwala przypuszczać, że lista będzie w kolejnych latach wymagała regularnych aktualizacji.

Nie każdy wie, że słynna Łajka nie była nawet pierwszym psem, który poleciał w kosmos. 

Już 6 lat wcześniej, w 1951 roku, Sowieci wysłali tam Dezika i Cygana - dwa kundelki, które wzniosły się na 110 km i szczęśliwie wróciły na Ziemię. Łajka była z kolei pierwszym żywym stworzeniem, które odbyło lot orbitalny - okrążyło naszą planetę. Niestety los nie był dla niej tak łaskawy jak dla wspomnianych poprzedników.

Pierwszym żywym organizmem świadomie wysłanym przez ludzi w kosmos były... muszki owocówki już w 1946 roku.

Przechwycona przez Amerykanów w trakcie II wojny światowej niemiecka rakieta V-2 wzniosła się na wysokość 100 km, umowną granicę kosmosu, 9 lipca 1946 roku. Nie udało się jednak odzyskać umieszczonych na pokładzie owadów.

Lądowanie powiodło się pół roku później, 20 lutego 1947, kiedy kapsuła z muszkami bezpiecznie wylądowała na spadochronach. Lot (nie licząc opadania) trwał zaledwie 3 minuty i wyniósł owady na wysokość 110 km. 

Owocówki wróciły na Ziemię całe i zdrowe, co było pierwszym dowodem, że żywe organizmy mogą przetrwać w stanie nieważkości i ekspozycji na promieniowanie kosmiczne. Nawiasem mówiąc, w momencie lotu miały już na swoim koncie 2 nagrody Nobla.

Muszki owocówki do dziś są częstymi gośćmi na Międzynarodowej Stacji Kosmicznej (ISS). W jednym z ostatnich badań przeprowadzonych przez Instytut Stanford Burnham Prebys naukowcy wysłali na orbitę 1800 owadów, które spędziły tam miesiąc. Badania przeprowadzone po powrocie na Ziemię wykazały znaczne osłabienie mięśnia sercowego owocówek.

Wcześniej muszki z rodziny Drosophila latały też w kosmos na pokładach wahadłowców kosmicznych i wielu innych rakiet podczas całej historii podboju kosmosu. 

Szczególnie w latach 50. i 60. USA i Związek Radziecki intensywnie wysyłały w kosmos różne zwierzęta, m.in.: małpy, psy, koty, żółwie, myszy, szczury, króliki, ryby, żaby, pająki i setki gatunków różnych owadów, jednak to właśnie muszki owocówki cieszą się największym powodzeniem wśród badaczy.

Trudno wyobrazić sobie dzisiejszą medycynę bez genetyki, której podstawy poznaliśmy właśnie dzięki tym małym stworzeniom.

Badania pozwoliły odkryć mechanizmy działania i skuteczne metody leczenia różnych chorób, dramatycznie przyspieszyły projekty z zakresu genetyki i niezliczonych innych dziedzin nauki. Muszki pomogły nawet w zrozumieniu wpływu kofeiny na żywe organizmy - okazało się, że one też są bardziej aktywne po porannej "małej czarnej".

Eksperymenty wciąż trwają i jest duże prawdopodobieństwo, że owocówki przyczynią się jeszcze do kilku Nobli z medycyny. Być może będą to przełomowe odkrycia, które pozwolą wyeliminować część zagrożeń związanych z planowaną misją na Marsa.