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模式生物:為什麼一隻蒼蠅、一條蟲和一株雜草主宰著實驗室

六種生物承擔了所有遺傳學發現中超乎比例的一大份。來認識果蠅、線蟲、斑馬魚、小鼠、酵母和擬南芥——並了解每一種被選中的原因。

什麼造就一種好的模式生物

模式生物是被深入研究的物種,因為從它身上學到的東西往往能廣泛適用於整個生命界。最好的模式生物都具備一些實用美德:廉價、個頭小、繁殖快、後代多、容易培養,而且——至關重要的是——容易進行遺傳操作。由於核心基因是保守的(這是比較基因組學中反覆出現的要點),一個基因在線蟲體內的工作,往往能暗示它在我們體內的工作。

認識這六位「寵兒」

  1. 果蠅,[[drosophila|黑腹果蠅]]——10天的生命週期與肉眼可見的突變體(眼色、翅膀、身體節段)使它成為經典遺傳學和同源異形基因發現的發祥地。
  2. 線蟲,[[caenorhabditis-elegans|秀麗隱桿線蟲]]——身體透明,恰好由959個體細胞構成,其完整的細胞譜系已被繪製;非常適合研究細胞如何決定自己的命運、何時死亡。
  3. 斑馬魚,[[zebrafish|斑馬魚]]——脊椎動物胚胎在母體外發育且通體透明,因此你可以在顯微鏡下親眼看著心臟和大腦成形。
  4. 小鼠,[[mouse-model|小家鼠]]——一種與我們足夠接近的哺乳動物,以至於基因剔除小鼠成了「在整個身體裡探問一個類人基因有何功能」的金標準。
  5. 麵包酵母——單細胞卻是真正的真核生物;酵母遺傳學破解了細胞週期、DNA修復和基本的基因調控,而且它在培養皿上一夜之間就能長成。
  6. 擬南芥,[[arabidopsis|擬南芥]]——植物界的「果蠅」:個頭小、生長快、易於轉化,是理解花朵與植物器官如何形成的關鍵。

回報:能「遷移」的發現

模型的意義在於「槓桿」。控制程序性細胞死亡的基因最早是在線蟲中發現的,隨後在人體中被識別出來,它們在癌症中舉足輕重。上一篇遇到的Hox基因最早是在果蠅中被選殖的。一次又一次,一個基因的第一份「工作說明」寫在簡單的生物身上,後來又被「回讀」到我們自己身上——這正是為什麼模式生物研究遠非配角,而是發育遺傳學大部分內容的引擎。