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模式生物:为什么一只苍蝇、一条虫和一株杂草主宰着实验室

六种生物承担了所有遗传学发现中超乎比例的一大份。来认识果蝇、线虫、斑马鱼、小鼠、酵母和拟南芥——并了解每一种被选中的原因。

什么造就一种好的模式生物

模式生物是被深入研究的物种,因为从它身上学到的东西往往能广泛适用于整个生命界。最好的模式生物都具备一些实用美德:廉价、个头小、繁殖快、后代多、容易培养,而且——至关重要的是——容易进行遗传操作。由于核心基因是保守的(这是比较基因组学中反复出现的要点),一个基因在线虫体内的工作,往往能暗示它在我们体内的工作。

认识这六位“宠儿”

  1. 果蝇,[[drosophila|黑腹果蝇]]——10天的生命周期与肉眼可见的突变体(眼色、翅膀、身体节段)使它成为经典遗传学和同源异形基因发现的发祥地。
  2. 线虫,[[caenorhabditis-elegans|秀丽隐杆线虫]]——身体透明,恰好由959个体细胞构成,其完整的细胞谱系已被绘制;非常适合研究细胞如何决定自己的命运、何时死亡。
  3. 斑马鱼,[[zebrafish|斑马鱼]]——脊椎动物胚胎在母体外发育且通体透明,因此你可以在显微镜下亲眼看着心脏和大脑成形。
  4. 小鼠,[[mouse-model|小家鼠]]——一种与我们足够接近的哺乳动物,以至于基因敲除小鼠成了“在整个身体里探问一个类人基因有何功能”的金标准。
  5. 面包酵母——单细胞却是真正的真核生物;酵母遗传学破解了细胞周期、DNA修复和基本的基因调控,而且它在培养皿上一夜之间就能长成。
  6. 拟南芥,[[arabidopsis|拟南芥]]——植物界的“果蝇”:个头小、生长快、易于转化,是理解花朵与植物器官如何形成的关键。

回报:能“迁移”的发现

模型的意义在于“杠杆”。控制程序性细胞死亡的基因最早是在线虫中发现的,随后在人体中被识别出来,它们在癌症中举足轻重。上一篇遇到的Hox基因最早是在果蝇中被克隆的。一次又一次,一个基因的第一份“工作说明”写在简单的生物身上,后来又被“回读”到我们自己身上——这正是为什么模式生物研究远非配角,而是发育遗传学大部分内容的引擎。