مگس چگونه علم را متحول کرد؟

زومیت: همان‌طور که بیشتر مردم ویژگی‌های آزاردهنده و صفات مثبت دوستان خود را می‌پذیرند، نباید مگس‌ها را فقط براساس رفتار منفی آن‌ها قضاوت کنیم. اریکا مک آلیستر حشره‌شناس در کتابی با عنوان «زندگی اسرارآمیز مگس‌ها» استدلال می‌کند که باید چشمان خود را رو به اهمیت اقتصادی و زیست‌محیطی عظیم مگس‌ها باز کنیم.

برای مثال، بسیاری از گیاهان (ازجمله درخت کاکائو که از آن شکلات تهیه می‌کنیم) برای گرده‌افشانی به دوبالان وابسته‌اند. یا سعی کنید دنیایی را تصور کنید که در آن مگس‌ها وجود ندارند تا حیوانات مرده را تجزیه کنند. در ادامه با زومیت همراه باشید تا به‌نقل از وب‌سایت کانورسیشن، از زاویه دیگری به مگس میوه یا مگس سرکه (دروزوفیلا ملانوگاستر) نگاه کنیم.

مگس‌های سرکه ممکن است کوچک باشند، اما وقتی روی میوه‌های درحال رسیدن معلق هستند، یا وقتی به صورت دسته‌جمعی از سطل زباله بیرون می‌آیند، می‌توانند دردسر بزرگی باشند.

مگس‌ها و پشه‌ها به گروهی از حشرات به نام دوبالان (Diptera) تعلق دارند. گونه دروزوفیلا اولین بار در سال ۱۸۳۰ توسط یوهان ویلهلم مایگن توصیف شد و از آن زمان جایگاه والایی در میان دانشمندان به دست آورده است.

مگس میوه بهتر از همه جانوران جهان درک شده است و به نیروگاهی برای پژوهش‌های پزشکی مدرن تبدیل شده است. ده تن از دانشمندانی که روی مگس میوه کار کرده‌اند، جایزه نوبل فیزیولوژی یا پزشکی را دریافت کرده‌اند.

همکاری میان علم و مگس‌ها از اوایل دهه ۱۹۰۰ آغاز شد. در آن زمان، زیست‌شناسی به نام توماس هانت مورگان در دانشگاه کلمبیا در تصمیم گرفت با مطالعه مگس سرکه تئوری‌های تکاملی مانند ارتباط جهش‌های ژنتیکی با ویژگی‌های دیگر را آزمایش کند و در سال ۱۹۰۰ تئوری توارث گریگور مندل را که در سال ۱۸۶۵ منتشر شده بود، مجددا کشف کرد.

مورگان اولین فردی نبود که روی مگس سرکه مطالعه می‌کرد. اما ایده او برای بهره‌برداری از پرورشگاه ارزان مگس (تکه‌های موز در بطری‌های شیر) و تولیدمثل سریع (یک نسل در حدود ده روز و حدود ۱۰۰ تخم به ازای هر مگس ماده در روز) مطالعه تکامل را در آزمایشگاه ممکن می‌سازد. علت آن است که مشاهده تغییرات تکاملی در جمعیت‌های بزرگ گونه‌ای با گردش نسلی بالاتر آسان‌تر است.

آزمایش‌های مورگان درزمینه‌ی تولید پرورش انبوه صدها هزار مگس منجر به کشف مگس سرکه‌ای شد که برخلاف مگس‌های معمول که چشم‌های قرمزی دارد، دارای چشم‌های سفید بود. مطالعات بعدی مورگان و تیمش روی نتایج چشم سفید این مگس نشان داد که ژن‌ها به شکل منظمی روی کروموزوم‌ها قرار دارند و ژن‌ها می‌توانند جهش پیدا کنند. درک جدید پایه‌گذار ژنتیک کلاسیکی شد که با آن آشنا هستیم و منجر به درک مواردی مانند نحوه توارث بیماری‌های ژنتیکی شد.

در دهه ۱۹۴۰ دانشمندانی ازجمله جرج بیدل و ادوارد تاتوم نشان دادند که برخی از ژن‌ها کدکننده پروتئین‌هایی هستند که می‌توانند به واکنش‌های شیمیایی کمک کنند و مولکول‌های موردنیاز سلول را تولید کنند. پژوهشگران دیگر ساختار مارپیچ دی‌ان‌ای را ترسیم کردند و کد ژنتیکی را رمزگشایی کردند. ازطریق این تحولات، امکان بررسی سوال‌هایی که مدت‌ها دانشمندان درمورد آن بحث می‌کردند، امکان‌پذیر شد. به‌عنوان مثال، اینکه چگونه ژن‌ها فرایندهای زیستی پیچیده مانند ایجاد ارگانیسمی کامل از یک سلول تخم بارورشده را مورد بررسی قرار دادند. دانشمندان به‌تدریج با استفاده از میکروسکوپ تکنیک‌هایی برای مطالعه رویان مگس سرکه در پوسته تخم نیم‌ میلی‌متری شفاف آن‌ها ایجاد کردند.

بسیاری از استراتژی‌های ژنتیکی که از مطالعه مگس‌های سرکه فراگرفته‌ایم، به ابزارهای قدرتمندی برای تشریح مکانیسم‌های رشد مگس سرکه تبدیل شده است. همان‌طور که جهش‌های ژنی انسان می‌توانند موجب ناهنجاری بدن در انسان شوند، رویان‌های مگس سرکه نیز چنین نقایصی را نشان می‌دهند و برای مثال براثر جهش‌های ژنی دم یا سر خود را از دست می‌دهند.

حتی اگر تخم‌ها هرگز به مگس تبدیل نشوند، دانشمندان می‌توانند نقایص جهش‌یافته را بررسی کنند. این امر می‌تواند به دانشمندان کمک کند عملکرد طبیعی ژن‌های جهش‌یافته را درک کنند.

این نوع مطالعات ژنتیکی مگس سرکه همراه با فناوری‌های نوظهوری مانند کلونینگ ژن به ما کمک کرد تا متوجه شویم که چگونه شبکه‌های ژنی می‌توانند رشد بدن را تعیین کنند و این شبکه‌ها چگونه گاهی‌اوقات می‌توانند موجب اختلالات ارثی شوند. شبکه‌های ژنی مجموعه‌ای از ژن‌ها یا بخش‌هایی از ژن‌ها هستند که با همکاری هم عملکرد سلولی خاصی را کنترل می‌کنند. در سال ۱۹۵۵ سه دانشمند به خاطر نقشی که در این درک جدید داشتند، برنده جایزه نوبل شدند.

مگس میوه و انسان به‌طرز شگفت‌آوری ازنظر زیستی با هم تشابه دارند

سرانجام مشخص شد ژنوم مگس سرکه و انسان شباهت‌های شگفت‌انگیزی دارد و مکانیسم‌ها یا فرایندهای کشف‌شده در مگس سرکه غالبا در موجودات پیچیده‌تر نیز وجود دارد.

بسیاری از ژن‌های انسانی وقتی وارد ژنوم مگس می‌شوند، حتی می‌توانند عملکرد ژن معادل خود در مگس سرکه را برعهده بگیرند. به‌نظر می‌رسد جد مشترکی که نیم میلیارد سال پیش تبارهای تکاملی مگس سرکه و انسان‌ را پایه‌گذاری کرد، به زیست‌شناسی با طراحی بسیار خوبی مجهز بوده است که بسیاری از جنبه‌های آن مانند مکانیسم‌های رشد یا عملکرد عصبی آن همچنان حفظ شده است.

ازآن‌جا که ازنظر ژنتیکی شباهت زیادی با مگس سرکه داریم، بسیاری از جنبه‌های زیست‌شناسی و بیماری انسان ابتدا در این موجود کشف شده است. در همین حین انجام پژوهش روی مگس سرکه سریع، مقرون‌به‌صرفه و بسیار انعطاف‌پذیر است. مگس سرکه برای کشفیات علمی ایده‌آل است.

وقتی دانشی در مگس سرکه به دست آمد، آن دانش می‌تواند پژوهش در موجودات پیچیده‌تر را تسریع کند. امروزه بیش از ده هزار پژوهشگر در سراسر جهان در بسیاری از حوزه‌های علمی که با زیست‌شناسی و بیماری در انسان ارتباط دارد، روی مگس سرکه کار می‌کنند.

مگس سرکه توسط دانشمندان علوم اعصاب برای مطالعه یادگیری، حافظه، خواب، پرخاشگری، اعتیاد و اختلالات عصبی استفاده می‌شود. علاوه‌براین، برای مطالعه سرطان و پیری، فرایندهای رشد، میکروبیوم روده، سلول‌های بنیادی و قلب نیز از مگس سرکه استفاده می‌شود.

با‌این‌حال، مگس‌ها انسان‌های کوچک نیستند. برای مثال، نمی‌توان از آن‌ها برای مطالعه از دست دادن شخصیت که در بیماری آلزایمر مشاهده می‌شود، استفاده کرد. اما می‌توان از مگس‌های سرکه برای مطالعه این موضوع استفاده کرد که چرا در بیماری‌هایی شبیه آلزایمر نورون‌ها می‌میرند و شکاف‌های مهمی را که در درک ما از این نوع بیماری‌ها وجود دارد، پر کرد.

مگس‌های میوه که در هوای آشپزخانه شما معلق هستند، ممکن است آزاردهنده باشند، اما امیدواریم اکنون با نگاه متفاوتی به آن‌ها بنگرید.