Fruitvlieg: de kleine ster achter vijf Nobelprijzen voor geneeskunde

Een blik op de spectaculaire carrière van Drosophila in de genetica, het kleine insect waaraan pagina's zijn gewijd op de websites van enkele van de meest prestigieuze universiteiten en onderzoeksinstituten ter wereld.

Drosophila melanogaster is een productieve fokker en heeft een korte generatietijd, en dat het genoom slechts vier paar chromosomen heeft.

Ik ben erg blij met de fruitvlieg, was de reactie van Michael Rosbash op het nieuws dat hij de Nobelprijs voor de geneeskunde 2017 met twee anderen heeft gedeeld. Het trio kreeg de prijs voor hun werk aan de biologische klok - het circadiane ritme.

Rosbash heeft reden om tevreden te zijn. Sinds de tijd dat Thomas Hunt Morgan, een professor in de zoölogie aan de Columbia University, fruitvliegjes begon te kweken in zijn laboratorium om de toen ongrijpbare zender van erfelijke informatie – het gen – beter te begrijpen, is de fruitvlieg (Drosophila melanogaster) de middel om grote hoeveelheden informatie op te graven over het gen, zijn structuur, aard, functie en zijn rol bij verschillende ziekten. De weg lag bezaaid met Nobels; Morgan kreeg er een in 1933.

Een blik op de spectaculaire carrière van Drosophila in de genetica, het kleine insect waaraan pagina's zijn gewijd op de websites van enkele van de meest prestigieuze universiteiten en onderzoeksinstituten ter wereld.

Hoe is het allemaal begonnen?

In een tijd waarin de wereld Gregor Johann Mendel nog aan het ontdekken was, de 19e-eeuwse Oostenrijkse monnik die lang na zijn dood werd beschouwd als de vader van de genetica, was Morgan, een celbioloog, aanvankelijk ongelovig in Mendels bewering dat erfelijke informatie uitgezonden door eenheden, begon zijn zoektocht naar meer informatie over deze eenheden. Hij begon ergens rond 1905 met het kweken van maden.

Aan stokken hingen trossen overrijpe bananen. De geur van gefermenteerd fruit was overweldigend, en elke keer dat Morgan zich bewoog, steeg er een waas van ontsnapte vliegen van de tafels als een zoemende sluier. De studenten noemden zijn laboratorium de Fly Room. Het had ongeveer dezelfde grootte en vorm in de tuin van Mendel - en na verloop van tijd zou het een even iconische plek in de geschiedenis van de genetica worden, schrijft de Pullitzer-winnende auteur Siddhartha Mukherjee in The Gene. (Mukherjee is zelf een assistent-professor aan Columbia en een stafarts voor kanker bij het Columbia University Medical Center.) In deze kamer ontdekte Morgan voor het eerst een rode-ogenvlieg tussen een zwerm met witte ogen en identificeerde hij mutatie of spontane genetische veranderingen in dieren. Het was al geïdentificeerd in planten. De Fly Room was jarenlang de voorloper van vele van dergelijke over de hele wereld, aangezien Drosophila zijn sterstatus in de genetica behield ondanks de wonderbaarlijke evolutie van kennis over genen.

Morgan won vervolgens de Nobelprijs voor zijn ontdekkingen over de rol van het chromosoom bij erfelijkheid.

Waarom is Drosophila al meer dan een eeuw de favoriete keuze van genetici?

Er zijn verschillende redenen, maar de belangrijkste is misschien wel het feit dat het fruitvlieggenoom slechts 8 chromosomen heeft (vier paren) - mensen hebben er 46. Daarom is het fruitvlieggenoom gemakkelijker in kaart te brengen en te begrijpen, zelfs als het gedrag en de aard van individuele genen blijven onaangetast door de grootte van het genoom. Wat voor de fruitvlieg werkt, is dat maar liefst 60% van zijn genen in een vergelijkbare vorm bij mensen worden aangetroffen. Volgens de Max Planck Society, een onderzoeksorganisatie gevestigd in Duitsland, komt ongeveer 75 procent van de genen waarvan bekend is dat ze ziekten veroorzaken bij mensen, ook voor in vliegen. Drosophila bezit meer dan 90 procent van de genen die kanker bij mensen kunnen veroorzaken.

Het is ook een productieve fokker; het is heel gemakkelijk om binnen een zeer korte tijd generaties vliegen in een kleine doos groot te brengen, snelheid die cruciaal is om het verloop van erfelijkheid te beschrijven en die informatie te extrapoleren naar een begrip van genen. Toen de studie van genen gevorderd was tot een fase waarin wetenschappers eraan begonnen te sleutelen om betere of ziektevrije organismen te maken (eugenetica), werd ontdekt dat het ook gemakkelijk is om het fruitvlieggenoom aan te passen om te bestuderen hoe genotype (gentype) het fenotype verandert ( uiterlijkheden). Zo zette Drosophila's associatie met genetica voort.

Hoeveel vliegenwetenschappers hebben de Nobelprijs gewonnen sinds Morgan?

Onder Morgans studenten die met hem in de Fly Room hadden gewerkt, was Herman Muller, die de Nobelprijs won voor zijn ontdekking dat het fruitvlieggen door straling kan worden veranderd. Muller was overigens tijdens het Derde Rijk naar Duitsland gereisd in de overtuiging dat Berlijn de zetel zou zijn van een nieuwe revolutie in de opkomende wetenschap van de genetica en had Hitlers experimenten met eugenetica of de verbetering van het menselijk ras van dichtbij gevolgd. George Beadle, die samen met Edward Tatum in 1958 de Nobelprijs voor fysiologie en geneeskunde won voor hun ontdekking dat genen werken door bepaalde chemische gebeurtenissen te reguleren, was ook Morgans student in de Fly Room. In 1995 waren drie ontwikkelingsbiologen - Edward B Lewis, Christiane Nusslein- Volhard en Eric F Wieschaus - wonnen de prijs voor het ontdekken van de rol van sleutelgenen in de ontwikkeling van het fruitvliegembryo die ook een cruciale rol spelen in de menselijke embryonale ontwikkeling.

De prijs van 2017 is een verder bewijs van hoe de Drosophila-moloch doorgaat in de wereld van de genetica

hebben cederbomen bloemen?

Het bovenstaande artikel is alleen voor informatieve doeleinden en is niet bedoeld als vervanging voor professioneel medisch advies. Vraag altijd advies aan uw arts of een andere gekwalificeerde gezondheidswerker voor alle vragen die u heeft over uw gezondheid of een medische aandoening.