人類疾病的模式生物學中南大學醫(yī)學遺傳學國家重點實驗室段然慧為什么需要模式生物？生物學家通過對選定的生物物種進行科學研究，用于揭示某種具有普遍規(guī)律的生命現(xiàn)象，此時，這種被選定的生物物種就是模式生物。

2.從進化的角度，所有的細胞起源于同一個祖先。

因此從理論上說，從簡單的系統(tǒng)得到的結(jié)果

往往可以推導至高等生物。3.模式生物一般都具有以下優(yōu)點：容易進行遺傳操作；繁殖快；有比較成熟的功能研究手段。常用的模式生物線蟲小鼠斑馬魚果蠅酵母大鼠大腸桿菌病毒擬南芥-植物模式生物與人的進化關(guān)系500萬年80萬年1,000萬年酵母

Saccharomycescerevisiae

酵母是單細胞真核生物。直徑約5-10微米；繁殖速度快；酵母基因組序列在1996年即測序完成，為第一個完成基因組測序的真核生物；許多生命現(xiàn)象及蛋白質(zhì)的功能都首先來自酵母的研究，例如細胞周期，激酶。Sir2抗衰老的故事節(jié)食(caloricrestriction)可以延緩老化—從酵母到人類；在酵母中Sir2是節(jié)食抗老化所必需；(節(jié)食不可以延長Sir2突變株的壽命)；在線蟲中高表達Sir2可以延長壽命。Sir2抗衰老的故事Sir2抗衰老的故事

線蟲

Caenorhabditiselegans

3天一個生長周期；

1.5mm長

6對染色體線蟲基因組線蟲的基因組測序完成于2002年10月。線蟲基因組大小為100Mbp，是人類基因組的1/30。編碼大約18000個蛋白質(zhì)，1000個非編碼RNA。50%左右的基因與其他生物體同源；6對染色體，5對常染色體，1對性染色體，大小相近。其染色體沒有著絲粒。雌雄同體和雄性MaleHermaphroditeXX雌雄同體(959個體細胞)XO雄性(1031個體細胞)

Partofthesuccessofmoleculargeneticswasduetotheuseofextremelysimpleorganismswhichcouldbehandledinlargenumbers...Weshouldliketoattacktheproblemofcellulardevelopmentinasimilarfashion,choosingthesimplestpossibledifferentiatedorganismandsubjectingittotheanalyticalmethodsofmicrobialgenetics...Wethinkwehaveagoodcandidateintheformofasmallnematodeworm,Caenorhabditisbriggsiae...Tostartwithweproposetoidentifyeverycellinthewormandtracelineages.Weshallalsoinvestigatetheconstancyofdevelopmentandstudyitsgeneticcontrolbylookingformutants.”—SydneyBrennerProposaltotheMedicalResearchCouncil(UK),October1963

CellLineageMartinChalfieColumbiaUniversity斑馬魚

ZebraFish–Daniorerio斑馬魚

ZebraFish–Daniorerio斑馬魚大小為4厘米左右，最長可達6.4厘米；繁殖周期為3個月，斑馬魚在血液、腎臟、以及視覺系統(tǒng)方面與人有共同點；身體透明。ZebrafishGenome斑馬魚有25對染色體，其基因組大小為小鼠或人類的一半。斑馬魚基因組測序在2001年已經(jīng)開始，現(xiàn)在已經(jīng)完成60%以上。斑馬魚的胚胎發(fā)育可以通過其透明的胚胎觀察，其發(fā)育過程與高等脊椎動物十分相近。因而可以用來作為發(fā)育研究。研究腫瘤細胞的增殖和遷移zebrafish具有自我修復破損視網(wǎng)膜的獨特能力Zebrafisheyehumaneye視網(wǎng)膜內(nèi)的放射狀膠質(zhì)細胞能夠分化成健康的視網(wǎng)膜細胞，從而修復受損的視網(wǎng)膜。向患有視網(wǎng)膜疾病的老鼠體內(nèi)移植放射狀膠質(zhì)細胞，這些細胞分化為健康視網(wǎng)膜細胞，使視網(wǎng)膜功能恢復。果蠅

DrosophilaMelanogaster果蠅作為模式生物的研究有將近1個世紀的歷史。最為著名的實驗有1910年代，摩爾根研究果蠅的遺傳與表型，發(fā)現(xiàn)包括基因連鎖/分離在內(nèi)的遺傳理論。由于其容易操作的遺傳系統(tǒng)，相對簡單的構(gòu)成，快速生長周期相對低廉的培養(yǎng)條件，成為一個廣泛使用的模式生物。果蠅的壽命約為30天。雌性果蠅大約2.4毫米長，雄性的果蠅稍微短一些，雄性果蠅的身體背部顏色較深。果蠅

DrosophilaMelanogasterLifeCycle產(chǎn)卵一齡幼蟲蛻皮二齡幼蟲三齡幼蟲蛹成蟲變態(tài)果蠅基因組1.果蠅僅有4對染色體，3對常染色體，1對性染色體。2.果蠅的基因組測序完成于2000年；3.果蠅基因組大小約為120Mb；4.編碼約13,600基因。果蠅的許多器官系統(tǒng)與哺乳動物有相當保守的相似性，因而果蠅廣泛應用在以下的一些研究中：癌癥,神經(jīng)退化性疾病,行為學；免疫；衰老；發(fā)育；多基因遺傳。果蠅中晝夜節(jié)律的研究RonKonopkaandSeymourBenzer，1971Per基因的克隆果蠅和哺乳動物晝夜節(jié)律比較小鼠

Musmusculus壽命：1.5–3years妊娠期：21days7周即可生育；小鼠基因組小鼠基因組完成于