초파리 ( Drosophila ) 침샘염색체 관찰 중등교사 과학교과 탐구실험 직무연수

초파리(Drosophila)의 실험동물로서의 유용성 ■ 한 세대가 14일 전후로 아주 짧다 (인간은 30년 정도) ■ 한번의 산란에서 약 500여 개의 알을 낳는다 (통계처리에 용이) ■ 돌연변이가 빈번하게 발생 (모건은 500종유 이상의 돌연변이체 발견) ■ 매우 경제적인 연구재료이다. (작은 공간과 저가 먹이로 사육 가능) ■ 염색체수가 적어 유전자 연구에 유용 (염색체 수 : 8개) ■ 세계 어느 나라에서도 발견된다.

■ 대립형질이 비교적 단순하여 유전형질의 변화와 진화 연구에 용이

모건 ( Thomas Hunt Morgan 1866~1945 ) 흰 눈을 가진 수컷 초파리를 이용하여 초파리의 눈 색깔을 결정하는 유전자가 X염색체에 있다는 것과 상동염색체의 동일한 위치에 같은 형질을 지배하는 유전 자가 존재한다는 유전자설 을 처음으로 제창

스터트번트 ( Alfred Henry Sturtevant 1891~1970 ) 유전자 사이의 멀고 가까운 정도에 따라 교차현상이 달리 일어남을 근거로 한 염색체 상에 연관된 유전자의 거리와 상대적 위치를 표현해주는 유전자지도 를 처음으로 고안함

멀러 ( Hermann Joseph Muller 1890∼1967 ) 초파리에게 X선을 인위적으로 쪼여주어 다양한 돌연변이를 유발시킴 으로서 유전자에 담겨져 있는 정보가 무엇인지에 대한 연구 활동을 활성화시킴

초파리에게서 볼 수 있는 다양한 돌연변이

초파리에게서 볼 수 있는 다양한 돌연변이

도브잔스키 ( Theodosius Dobzhansky 1900~1975) 초파리를 연구하여 생물학적 종의 개념을 처음으로 제안 : 생식적 격리가 이루어 져 유전자 교환이 이루어지지 않는 집단을 새로운 종으로 규정함 드로소필라 슈도옵스쿠라를 이용하여 자연상태에서 진화가 이루어짐을 처음으로 증명하여 진화가 실제로 이루어짐을 실험적으로 증명함

세이머 벤저 ( seymour benzer 1921-2007 ) 초파리를 이용한 유전자와 행동과의 관계 연구 ■ 유전자와 기억과의 관계 연구 dunce 유전자 돌연변이 - 단기기억 상실 CREB 유전 자 돌연변이- 장기기억 상실 - dunce와 CREB유전자 는 사람에게서도 발견됨. ■ 유전자와 생체리듬과의 연구 period 유전자와 timeliss 유전자의 유전자 산물이 시 간에 따라 변동을 보이고 이로 인해 생체리듬이 일정 주기로 변동됨을 밝힘. ■ 유전자와 노화와의 관계 연구 특정 유전자에 돌연변이가 유발된 므두셀라 (methuselah) 초파리는 100일 이상 생존하며 고온, 제초제, 굶주림 조건에서도 강한 생존력을 보임으로 서 생존시간을 늘려주는데 특정 유전자가 중요한 역 할을 담당함을 발견함.

크리스티아네 뉘슬라인 폴하르트 (Christiane Nüsslein-Volhart (1942~ ) 위샤우스 [ Eric F. Wieschaus, 1947~ ] 초파리의 초기 배 발생 과정에서 핵심적인 역 할을 하는 마스터 유전자인 hox 유전자를 발 견하여 초파리의 배 발생과정이 어떤 유전자 에 의해 조절되는지를 밝혀냄으로서 생물의 발생과정을 알아냈으며 이들의 연구 결과는 생물 사이의 진화 과정을 밝히는 작업에 엄청 난 영향을 미쳤다.

노랑초파리의 생활사 노랑초파리 (Drosophila melanogaster) - 알-유충-번데기-성충의 완전변태 - 염색체 수 : 8개 - 성 염색체 타입 : XY형 - 유충은 2번의 탈피 과정 을 거치며 10개의 체절로 구성되어 있음

초파리의 암수의 차이점 특징 수컷 암컷 복부 모양 복부가 검고 끝 모양 이 둥글다 북부 끝이 검지 않고 약간 뾰족하고 길다 복부의 마디수 5마디 7마디 기타 앞다리 : 성즐이라 부르는 곧은 털이 있음 복부 끝 : 산란관이 있음

초파리 침샘염색체 (polytene chromosome) - 초파리나 붉은장구벌래와 같은 쌍시목 곤충의 침샘에 존재 - 세포분열이 없는 상태에서 DNA 10회 분열 (1024개의 DNA분자가 다발을 형성 ) - 상동염색체 사이에 2가염색체를 형성 - 유충의 발달 단계에 따라 퍼프의 위치가 달라짐 - 간기 에서도 관찰 가능

침샘염색체 관찰 1 - 유충중에서 3령기 유충을 고른다 - 70% 에탄올에 1분간 고정한다 ( 여러 마리를 고정시킨다 ) - 해부현미경 상에 슬라이드글라스를 올려 놓고 여기에 생리식염수 한 두 방울을 떨어뜨린다.

-슬라이드 글라스에 고정시킨 유충을 올려 놓는다.

-현미경 상으로 유충의 머리와 꼬리 부분을 확인한다.

침샘염색체 관찰 2 - 해부침으로 머리를 잡는다 - 핀셋으로 5번째 체절을 잡고 서서히 잡아당긴다 ( 침샘은 2번째 체절 부근에 위치한다 ) - 꼬리와 내장 부분을 제거한다.

침샘염색체 관찰 3 - 머리 부근에서 침샘과 지방체를 확인한다 (지방체는 불투명하고 침샘은 투명함) - 조심스럽게 지방체를 제거한다 - 여과지로 수분을 제거한다 - 아세트오르세인용액을 한 두 방울 떨어뜨 려 침샘을 염색한다 ( 히스톤 단백질 염색) - 3분 정도 지난 후 커버글라스로 덮고 엄지 손가락으로 지그시 눌러 염색체를 잘 편다

침샘염색체 관찰 ( 100배 관찰 )

침샘염색체 관찰 ( 400배 관찰 )

침샘염색체 관찰 ( 1000배 관찰 )