Seit fast 100 Jahren spielt die Fruchtfliege Drosophila melanogaster eine zentrale Rolle in der Genetik- und Molekularbiologieforschung. In dieser Aktivität haben wir Fliegenmutanten mit leicht erkennbaren Variationen ausgewählt und sie als Sprungbrett verwendet, um den Schülern zu helfen, etwas über Phänotyp, Genotyp und genetische Vererbungsmuster zu lernen.
Männliche und weibliche Wildtyp-Fliegen
Das Männchen und das Weibchen unterscheiden sich etwas im Aussehen. Ein Unterschied, der in den Mikrofotografien leicht zu erkennen ist, besteht darin, dass das Männchen an der Bauchspitze eine dunklere Pigmentierung aufweist. (Andere Unterschiede sind, dass die Spitze des männlichen Bauches abgerundet ist, während der weibliche spitz ist, und Männer haben „Sexkämme“, Bereiche mit dunklen Borsten an ihren Vorderbeinen, die Frauen nicht haben. Aber es ist schwierig, diese Unterschiede in den Bildern zu sehen.)
Phänotyp und Genotyp
Der Phänotyp, das körperliche Merkmal, wird durch den Genotyp oder die genetische Ausstattung des Organismus bestimmt. Einzelgenmerkmale werden durch zwei Allele bestimmt, von denen eines von der Mutter und das andere vom Vater geerbt wird. Ein Phänotyp ist eine Beschreibung, während der Genotyp in diesem Fall ein Paar von Allelen ist, wobei jedes Allel gleich (homozygot, z. B. +/+, vg / vg) oder verschieden (heterozygot, z. B. +/ vg; Cy / +) sein kann.
Vererbungsmuster
Wenn zwei Kopien desselben Allels erforderlich sind, um einen bestimmten Phänotyp auszudrücken, sagen wir, dass das Vererbungsmuster für dieses Merkmal rezessiv ist. Zum Beispiel wird der vestigiale Phänotyp rezessiv vererbt. Der Genotyp der Avestigialfliege muss vg / vg sein. Andere rezessive Mutanten in dieser Aktivitätsind augenlos und Ebenholz. Ein Beispiel für ein menschliches Merkmal, das wahrscheinlich rezessiv vererbt wird, ist das für Witwengipfel (der Haaransatz einer Person kommt zu einem Punkt oben auf der Stirn). Wenn nur ein Allel erforderlich ist, um ein Merkmal auszudrücken, wie es bei der Lockenflügelmutation der Fall ist, ist sein Vererbungsmusterist dominant. Ein Beispiel für ein dominant vererbtes Merkmal beim Menschen ist das der Achondroplasie,einer Form des Zwergwuchses.
Genotyp einer Wildtyp-Fliege
Wenn wir eine Fliege beobachten, die im Aussehen Wildtyp ist, und wir betrachten ihren Genotyp, wissen wir nicht wirklich, ob sie homozygot oder heterozygot für eine rezessive Mutation ist. Es kann ein Allel tragen, das Wildtyp ist, zum Beispiel für Körperfarbe, und eines, das rezessiv ist, zum Beispiel das Ebenholz-Allel. Da Ebenholz rezessiv vererbt wird, wissen wir, dass die Wildtyp-Fliege mindestens ein Allel haben muss, das ein Wildtyp für die Körperfarbe ist. Wir konnten seinen Genotyp entdecken, indem wir eine genetische Kreuzung mit einer rezessiven Homozygote, in diesem Beispiel einer Ebenholzfliege, durchführten. Diese Idee wird in der Aktivität Genetische Kreuze abgedeckt.
X-chromosomale Mutationen
Die weißäugige Mutation war die erste entdeckte Fliegenmutation. Es ist eine X-chromosomale oder geschlechtsgebundene Mutation. Wie beim Menschen sind Fliegen, die zwei X-Chromosomen tragen, weiblich, und Fliegen, die ein X und ein Y tragen, sind männlich. In Fruchtfliegen unterscheidet sich das Y-Chromosom strukturell vom X-Chromosom, und es trägt keine Gene, die komplementär zu denen auf dem X sind, so dass jedes Gen, das auf dem X in einem Männchen ist, exprimiert wird, während die regulären Regeln der dominanten und rezessiven Vererbung für weibliche Fliegen gelten, weil sie zwei X-Chromosomen tragen. Ein weißäugiger Mann muss die weiße Mutation auf seinem einzelnen X-Chromosom haben. Bei einer weiblichen Fliege wird die weiße Mutation rezessiv vererbt, so dass zwei Kopien der weißen Mutation notwendig sind, um ein weißäugiges Weibchen zu erzeugen.