微生物、病毒與細胞世界

模式生物

/ MOD-ul OR-guh-niz-um /

如果你想弄懂細胞如何運作,你不會從人類這種生長緩慢、錯綜複雜、又滿是倫理顧慮的對象入手。你會挑一個更簡單、更快、更便宜的替身,它易於在實驗室裡培養和研究——並相信你學到的東西能推及他者,因為細胞深層的機器是全體生命所共享的。這樣一個被選中的替身,就叫做模式生物(model organism)。

模式生物是科學家作為代表性範例而深入研究的物種,因為在它身上的發現往往能廣泛適用。好的模式生物具備一些有用的特性:繁殖快、飼養便宜、基因組小或已被詳細繪製、並且可以進行基因操作。經典的名冊包括腸道細菌大腸桿菌(E. coli)、麵包酵母(一種單細胞真菌)、線蟲秀麗隱桿線蟲(C. elegans)、果蠅(Drosophila)、斑馬魚、小鼠,以及小型植物擬南芥(Arabidopsis)。每一個都填補一處空白——大腸桿菌用於研究基因和蛋白質的基礎,酵母用於真核細胞週期,線蟲用於發育和細胞死亡,小鼠用於類似哺乳動物的生物學。

模式生物之所以重要,是因為我們對細胞生物學幾乎一切的認識——從 DNA 如何複製,到細胞如何分裂和死亡——最初都是在它們身上摸清的。這之所以行得通,只因為生命在深處高度統一:一個在酵母中控制細胞分裂的基因,往往在你體內有一個幾乎一模一樣、幹著同樣活兒的對應物。誠實的局限在於,沒有哪個模式生物是人類的完美翻版,因此結論最終必須在你真正關心的物種中加以確認——一種能治癒小鼠癌症的藥物,並不總能治癒人的癌症。

麵包酵母——就是那種讓麵包發起來的單細胞真菌——被用來發現驅動細胞週期的基因。結果發現這些基因在人類細胞中有幾乎一模一樣的「雙胞胎」,這項工作還贏得了諾貝爾獎,因為弄懂酵母的分裂,照亮了我們自身的分裂。

在不起眼的麵包酵母中發現的細胞週期基因,原來在人類身上有幾乎一模一樣的對應物。

模式生物之所以強大,是因為生命是統一的,但沒有哪個是人類的完美替身。在小鼠、果蠅或酵母中得到的結果,最終必須在真正重要的物種中加以驗證。

又稱
model system实验模式生物