基礎與生命的分子觀

模式生物(model organism)

你不能在人身上做大多數實驗,就算能做,人也長得慢、又難以控制。於是分子生物學家把絕大部分工作做在一小批精挑細選的「替身」身上:那些更簡單、更快、更便宜,在實驗室裡容易研究、其經驗又能推廣到我們身上的生物。這些就是模式生物,而我們關於「生命在分子層面如何運作」的知識,有極大一部分最先是從它們身上學來的。

一個好的模型,要在便利與相關之間取得平衡,且不能為了便利而犧牲相關。它應當長得快、養得便宜、在遺傳上容易操作,並且其生物學與我們足夠相似,以使結論可以遷移。經典的名單不長:腸道細菌大腸桿菌(Escherichia coli);麵包酵母,一種簡單的真核生物;線蟲秀麗隱桿線蟲(Caenorhabditis elegans),它的每一個細胞都已被追蹤記錄;果蠅黑腹果蠅(Drosophila melanogaster),遺傳學百年來的主力;小鼠,我們最貼近的標準哺乳動物模型;以及代表植物的小雜草擬南芥(Arabidopsis thaliana)。每一種都恰好落在那個甜蜜點上:簡單到足以剖析,卻又相關到足以教給我們一些普遍的東西。

模型之所以管用,是因為生命深層的機器是共享的。遺傳密碼、DNA被複製和讀取的方式、以及許多核心蛋白質,從細菌到人類幾乎都一樣,所以在酵母裡研究過的一個基因,往往在人體內有一個做著類似工作的近親。但要注意:模型是簡化——在線蟲裡的一項發現是一條有力的線索,而非保證;確認某個結果在人身上同樣成立,本身就是不可或缺的一步。

控制身體如何排佈「從頭到尾」格局的基因,最先是在果蠅裡被發現的。令人驚訝的是,非常相似的基因(即Hox基因)在小鼠和人類身上做著同樣的工作——若沒有果蠅,這一發現會困難得多。

果蠅的身體規劃基因,原來也是我們的身體規劃基因。

模型是有意為之的簡化,所以結果並不會自動遷移。許多在小鼠身上能治癒疾病的藥物在人身上失敗;模型是一個強有力的嚮導,而不是「在你真正關心的系統裡做檢驗」的替代品。

又稱
model system模式生物模型生物