Ovocná či vínna muška ako modelový objekt pozorovania a skúmania

Vyučovací model je založený na:

• teoretickej časti - morfológia tela ovocnej mušky, jej rozmnožovanie a životný cyklus v prirodzenom prostredí,
• praktickej časti - oboznámenie s modelovým zástupcom hmyzu a skúmaním vybraných vlastností akými sú: tvar tela, dĺžka krídel, farba očí pozorovaných v rámci pohlavia jedincov.

Metodický postup je didakticky spracovaný a predložený žiakom vo forme pracovných listov, kde sú tematicky spracované štyri problémové a jedna praktická úloha. Pri tvorbe vyučovacích modelov sme sa inšpirovali príspevkom uverejneným v odborno- metodickom časopise Didaktika č. 4 (KVASNIČÁK – PUŠKÁR, 2015).

Cieľom experimentálnych úloh je poskytnúť základné informácie o genetike prostredníctvom spoznávania spôsobu života, vývoja a stavby tela modelového druhu. Prezentované úlohy možno tematicky zaradiť do 9. ročníka základnej školy (ISCED 2) ako súčasť praktického cvičenia zameraného na sledovanie kvalitatívnych a kvantitatívnych znakov pozorovaných u zvoleného druhu v rámci štúdia genetiky v bežných školských podmienkach.

Charakteristika modelového genetického objektu

Skúmaný genetický objekt Drosophila melanogaster dorastá do veľkosti 2 – 3 mm. Vyskytujú sa v blízkosti hnijúceho ovocia. Vo voľnej prírode sa dospelé jedince a larvy živia kvasinkami a baktériami množiacimi sa na rozkladajúcom ovocí. Drozofila sa ľudovo nazýva ovocná alebo vínna muška. Jej prírodná forma drozofila žltkastá (Drosophila confusa) má charakteristické červené oči a žltohnedú farbu bruška s typickými čiernymi prúžkami (Obr. č. 1).

Pre tento druh je príznačná pohlavná dvojtvarosť (sexuálny dimorfizmus), kde jedince sa v rámci pohlavia tvarovo odlišujú, t.j. samčekovia sú menší a majú čierne bruško a samičky sú väčšie a bruško majú svetlé. Priemerná veľkosť dospelého jedinca je 2,5 mm. Na chrbtovej časti hrude sa nachádzajú zahnuté štetiny a jeden pár lietavých krídel (REICHHOLFOVÁ-RIEHMOVÁ, 2005). Použitím drozofily bolo definitívne dokázané, že prevažná väčšina génov je uložená v chromozómoch bunkového jadra. Po cytologickej stránke je jej chromozómová sada lokalizovaná v jadre nie je početná a dihybridné chromozómy (2n) v celkovom počte 8 sú ľahko mikroskopicky odlíšiteľné. Výhodou drozofily ako modelového zástupcu je aj veľký počet izolovaných mutantných línií z rôznou veľkosťou tela, dĺžky krídel a farby očí. Druh Drosophila melanogaster ako experimentálny a genetický objekt je vhodný na pozorovanie a pokusy v školskom prostredí z viacerých hľadísk. Vybraný modelový druh je nenáročný na chov a na kultivovanie v laboratórnych podmienkach. Obdobie jej pohlavného dozrievania je krátke a počet potomkov veľký. Akt dvorenia začína v momente, keď samčeky začnú poklepkávať prednými končatinami po brušku samičky.

Týmto spôsobom aj rozoznávajú svoj druh. Následne samček začne krúžiť okolo samičky v polkruhoch a ak je samička dostatočne vnímavá, dochádza ku kopulácii (Kúbek a kol. 2000). Existujú štyri fázy životného cyklu drozofily: vajíčko, tri larválne štádiá, kukla a dospelý jedinec. Z vajíčka sa vyliahne larva transformujúca sa počas metamorfózy na dospelého jedinca (imágo). Dĺžka životného cyklu je závislá od teploty (optimálna teplota je 25 °C). Teplota značne ovplyvňuje rýchlosť vývoja. Pri izbovej teplote 25 °C prebehne vývin z vajíčka na dospelého jedinca za 10 dní, pri teplote 20 °C za 13 dní a pri teplote 15 °C za 90 dní. Dĺžka životného cyklu tiež závisí od životného média, v ktorom prebieha vývin (NEČÁSEK – CETL, 1979). Ako uvádza Sekerka (2009) modelový druh ovocnej mušky (Drosophila melanogaster) možno systematicky zaradiť do triedy hmyz (Insecta), rad dvojkrídlovce (Diptera), čeľaď octomilkovité (Drosophilidae) a rod Drozofila (Drosophila spp.).

Chov genetického objektu

Chov drozofíl je nenáročný. Nepotrebujú žiadne špecifické životné podmienky, môže sa uskutočniť aj v domácom alebo školskom prostredí. Najlepšie je vytvoriť vhodné svetelné podmienky a teplotu prostredia približne 25 °C. Ako živnú pôdu používame zmes agaru,krupice, cukru a malého množstva vody. Prítomné ingrediencie zmiešame a vytvoríme cesto (Obr. č. 2).

Zhotovenú živnú pôdu prostredníctvom lyžičky vložíme na dno chovnej nádoby. Do nádoby vložíme letáčik,ktorý si môžeme zhotoviť z papiera. V chovných zriadeniach sa osvedčil aj bežne používaný skladaný filter. Drozofily možno efektívne pomocou exhaustora odchytiť na hnijúcom ovocí. Čisté genetické linie (Drosophila melanogaster) môžeme zakúpiť aj v obchodoch alebo burzách s exotickými živočíchmi a potrebami.

Na omráčenie dospelých jedincov používame prchavý octan etylnatý (10 kvapiek pôsobiacich 3 minúty). Následne v zbernej nádobe pomocou lupy identifikujeme samčeka a samičku. Pri výbere si všímame rozdielnosť pohlavných znakov – samičky majú väčšie telá, zadná časť bruška je pruhovaná, samčeky majú menšie telá a zadnú časť bruška tmavú. Následne štetcom vložíme vybratý rodičovský pár do chovnej nádoby s pripravenou živnou pôdou a letáčikom a nádobu uzatvoríme vatou, čím umožníme prívod vzduchu. Nádobu uskladníme na teplé, svetlé miesto a v priebehu dvoch týždňov pozorujeme životný cyklus novej generácie potomkov, pričomsi všímame štyri vývinov štádiá: vajíčko, larva, kukla, dospelý jedinec.

Priebeh a realizácia experimentálnych úloh

Výhodou prezentovaných úloh je ich etapovitá realizácia v prírodnom a školskom prostredí. Motivujúcou činnosťou pre žiakov v prírodnom prostredí je zber biologického materiálu na rozkladajúcom sa ovocí a príprava na transport do školského prostredia. Školské podmienky sú vhodné pre žiakov na samostatnú prácu v skupinách zameranú na jednoduché pozorovaniea experimenty s vybraným genetickým objektom ovocnej mušky. Dospelé jedince drozofily žltakstej (Drosophila confusa) zbierame najčastejšie v prírodnom prostredí ručným zberom s využitím mikroténového sáčka alebo použitím exhaustor