基础与生命的分子观

模式生物(model organism)

你不能在人身上做大多数实验,就算能做,人也长得慢、又难以控制。于是分子生物学家把绝大部分工作做在一小批精挑细选的“替身”身上:那些更简单、更快、更便宜,在实验室里容易研究、其经验又能推广到我们身上的生物。这些就是模式生物,而我们关于“生命在分子层面如何运作”的知识,有极大一部分最先是从它们身上学来的。

一个好的模型,要在便利与相关之间取得平衡,且不能为了便利而牺牲相关。它应当长得快、养得便宜、在遗传上容易操作,并且其生物学与我们足够相似,以使结论可以迁移。经典的名单不长:肠道细菌大肠杆菌(Escherichia coli);面包酵母,一种简单的真核生物;线虫秀丽隐杆线虫(Caenorhabditis elegans),它的每一个细胞都已被追踪记录;果蝇黑腹果蝇(Drosophila melanogaster),遗传学百年来的主力;小鼠,我们最贴近的标准哺乳动物模型;以及代表植物的小杂草拟南芥(Arabidopsis thaliana)。每一种都恰好落在那个甜蜜点上:简单到足以剖析,却又相关到足以教给我们一些普遍的东西。

模型之所以管用,是因为生命深层的机器是共享的。遗传密码、DNA被复制和读取的方式、以及许多核心蛋白质,从细菌到人类几乎都一样,所以在酵母里研究过的一个基因,往往在人体内有一个做着类似工作的近亲。但要注意:模型是简化——在线虫里的一项发现是一条有力的线索,而非保证;确认某个结果在人身上同样成立,本身就是不可或缺的一步。

控制身体如何排布“从头到尾”格局的基因,最先是在果蝇里被发现的。令人惊讶的是,非常相似的基因(即Hox基因)在小鼠和人类身上做着同样的工作——若没有果蝇,这一发现会困难得多。

果蝇的身体规划基因,原来也是我们的身体规划基因。

模型是有意为之的简化,所以结果并不会自动迁移。许多在小鼠身上能治愈疾病的药物在人身上失败;模型是一个强有力的向导,而不是“在你真正关心的系统里做检验”的替代品。

又称
model system模式生物模型生物