Erfelijkheid en fruitvliegen |  |
Waarom is Drosophila zo bijzonder?
Zoals Hugo de Vries zijn mutatietheorie ontwikkelde door te kweken met teunisbloemen, zo werkte de Amerikaan Morgan met een klein fruitvliegje, Drosophila melanogaster. De Vries was van mening dat een mutatie los stond van de gewone individuele variatie binnen een soort. Deze laatste kon volgens hem niet tot nieuwe soorten leiden. Hij zag zijn mutatietheorie dan ook niet als een aanvulling op Darwins evolutietheorie, maar als een vervanger daarvan. Vanaf 1911 bewezen Morgan en na hem vele anderen de onjuistheid van de ideeën van De Vries. Drosophila bleek om verschillende redenen een ideaal proefdier. De vliegjes zijn gemakkelijk en in grote aantallen te kweken. Een generatie duurt onder gunstige omstandigheden slechts acht dagen. Verder beschikken de larven in hun speekselklieren over zeer grote chromosomen, zogenaamde reuzenchromosomen, die relatief gemakkelijk zijn te bestuderen.
Reuzenchromosomen
Reuzenchromosomen (of polytene chromosomen) worden aangetroffen in de cellen van larven van vliegen en muggen, bij springstaarten en bij enkele andere ongewervelde dieren. Bij de muggen vinden we ze bijvoorbeeld bij de dansmuggen (Chironomus) en bij de vliegen bij Drosophila. De groei van deze muggenlarven vindt plaats doordat de cellen in omvang groeien, niet in aantal. Ook de chromosomen groeien in omvang doordat het DNA zich vele malen vermenigvuldigt zonder dat de cel of kern zich delen. Een reuzenchromosoom bestaat dan ook uit honderden tot duizenden ongescheiden chromatiden. De chromatiden hebben een opeenvolging van lichte en donkere banden, de zogenaamde chromomeren. Door de afmetingen van de reuzenchromosomen zijn deze banden erg opvallend. Aan de hand van de banden is gemakkelijk aan te geven waar de genen op het reuzenchromosoom liggen ('gene mapping' geheten).
De genen op de chromosomen
Mutaties, veranderingen in erfelijke eigenschappen, kunnen op verschillende manieren en op verschillende niveaus ontstaan. Het kan om de vervanging van een organische base in het DNA gaan, om een herschikking van genen op het chromosoom of om een vermeerdering van chromosomen. De laatste twee mutaties zijn een soort foutje bij de celdeling en de daarmee samenhangende verdubbeling van chromosomen. Bij de herschikking kunnen stukjes tussen de chromosomen worden uitgewisseld of losraken en verkeerd om er weer worden ingezet. Het blijkt dat sommige plekken op het chromosoom gevoeliger voor dit soort fabrieksfoutjes zijn dan andere. Door hun afmetingen en duidelijke bandering zijn de reuzenchromosomen heel geschikt om zulke mutaties te onderzoeken. Door allerlei variaties en ook soorten met elkaar te kruisen heeft men zo de plaats van de genen op de chromosomen weten te bepalen.
Drosophila in het wild
Generaties onderzoekers hebben Drosophila gekweekt en genetisch onderzocht, totdat haast vergeten was dat de fruitvliegjes ook buiten het laboratorium voorkwamen. In 1958 maakte Zimmerman de wereld attent op de uitzonderlijke situatie van de fruitvliegjes van Hawaii. Op een relatief klein oppervlak kwamen daar volgens hem misschien wel 300 soorten voor. Sindsdien hebben meer dan 75 onderzoekers bijna elk aspect van de biologie van Drosophila op Hawaii bestudeerd. Er zijn nu al meer dan 500 soorten beschreven, rond 300 heeft men wel verzameld maar nog niet beschreven, en het totale aantal wordt geschat op ongeveer 1000. Met al deze informatie kunnen we nu de zeer goed bekende genetica van Drosophila gaan koppelen aan problemen van soortvorming en biogeografie.