生物学各种模式动物

生命科学研究中常用模式生物生命科学研究中，模式生物是指研究中常用的一些物种，它们具备生物学研究所需的优点和特征，例如生长速度快、生命周期短、实验条件易于控制、遗传变异小等。

这些物种广泛分布于生物界不同的门、纲、目、种等级别之下，包括细胞、组织、器官和整个个体等层次，涵盖了生命科学的各个领域，成为生物学研究中的重要工具和突破口。

下面列举几种常见的模式生物。

1. 酵母菌（Saccharomyces cerevisiae）酵母菌是一种真菌，是生物制造酒、发酵面包等饮食品的重要材料之一，由于其在生命科学研究中的应用广泛，成为了模式生物的代表之一。

酵母菌具有生长速度快、细胞结构简单、基因与人类保守程度高等优点，是研究基因功能、基因表达和细胞周期等生命科学问题的理想模型。

目前，酵母菌已成为遗传学、细胞生物学、分子生物学研究中的重要工具，在人类遗传疾病研究中也有着广泛的应用。

2. 拟南芥（Arabidopsis thaliana）拟南芥是一种小型花草，是植物遗传学和发育生物学的经典模式生物。

它具有生命周期短、遗传变异小、基因组规模小等特点，同时具备发育过程完整、花草特征鲜明等优点，是研究植物系统生物学、基因表达、发育调控和代谢调节等方面的良好模型。

通过拟南芥的基因克隆、表达及遗传变异等研究，已经取得了一些重要进展，并在植物基因研究、转基因技术、抗逆性育种等方面有着广泛的应用。

3. 果蝇（Drosophila melanogaster）果蝇是小型昆虫之一，是生命科学研究中的著名模式生物之一。

它具有短寿命、繁殖能力高、体积小、适应各种实验条件等优点，是研究生物发育、遗传学、神经科学和行为学等方面的常用模型。

在果蝇体内，有大量基因表达分析和基因功能研究的数据可供使用，基因与功能关系的系统知识图谱呈现出极其丰富的信息，有助于我们更好地理解生命科学的基本问题。

4. 斑马鱼（Danio rerio）斑马鱼是一种水生动物，同时也是一种非常重要的模式生物。

生物是从共同祖先演化而来的，所以对生命活动有重要功能的基因在进化上是保守的，也就是说，这些基因的结构和功能，在低等生物和高等生物中是相似的。

因此，可以用比较容易研究的生物作为模型来研究其基因的结构和生物学功能，由此获得的信息可以使用于其他比较难以研究的生物，特别是推测相似的人体基因的功能。

处于进化阶梯不同位置的模式生物，在发育生物学研究中各有其优缺点，但都具备一些共同特征：1）其生理特征能够代表生物界的某一大类群；2）容易获得并易于在实验室内饲养、繁殖；3）世代短、子代多、遗传背景清楚；4）容易进行实验操作，特别是遗传学分析。

生物学家通过对选定的生物物种进行科学研究，用于揭示某种具有普遍规律的生命现象，此时，这种被选定的生物物种就是模式生物。

华美广杆线虫(Caenorhabditis elegans)华美广杆线虫(以下简称线虫)，是一种长为1nl／n，直径70 m的线形动物自由生活在土壤中，以细菌为食，它与寄生于人类肠道内的蛔虫、钩虫和蛲虫同属于线虫类。

作为发育模式生物，线虫的优点主要表现在：①生命周期短(一般为3～4天)，胚胎发育速度快(在培养温度为25℃时，胚胎发育期为12小时)，便于不问断跟踪观察每个细胞的演变。

②可用培养皿进行实验室内培养，便于遗传突变筛选，并可冷冻保存，常温下复苏后继续研究。

③个体小，只要把线虫浸泡到含有核酸的溶液中，就可以实现基因导入。

④体细胞数量少，通体透明，便于观察单个细胞的分裂和分化过程，并可观察发育过程的细胞凋亡现象。

⑤雌雄同体和雄性个体两种生物型。

雌雄同体自体受精的结果可产生高度纯合的基因型，后代多为雌雄同体，仅有约0．2％的雄性个体。

雄性个体可与雌雄同体个体交配产生后代，从而增加基因重组和新等位基因引入的机会。

⑥基因组相对较小，组成相对简单基因组测序已在1998年完成，共包含19 099个编码蛋白的基因，成为第一个基因组被完全测序的多细胞动物。

⑦能观察到种质颗粒的传递及生殖细胞的发生过程，即胚胎发育细胞分裂时，种质颗粒不对称分配。

生物学常见模式生物模式生物生物学家通过对选定的生物物种进行科学研究，用于揭示某种具有普遍规律的生命现象。

此时，这种被选定的生物物种就是模式生物。

比如：孟德尔在揭示生物界遗传规律时选用豌豆作为实验材料，而摩尔根选用果蝇作为实验材料，在他们的研究中，豌豆和果蝇就是研究生物体遗传规律的模式生物。

由于进化的原因，许多生命活动的基本方式在地球上的各种生物物种中是保守的，这是模式生物研究策略能够成功的基本基础。

选择什么样的生物作为模式生物首先依赖于研究者要解决什么科学问题，然后寻找能最有利于解决这个问题的物种。

19世纪末20世纪初，人们就发现，如果把关注的焦点集中在相对简单的生物上则发育现象的难题可以得到部分解答。

因为这些生物更容易被观察和实验操作，因此，除了在遗传学研究外，模式生物研究策略在发育生物学中获得了非常广泛的应用，一些物种被大家公认为优良的模式生物，如线虫、果蝇、非洲爪蟾、蝾螈、小鼠等。

随着人类基因组计划的完成和后基因组研究时代的到来，模式生物研究策略得到了更加的重视；基因的结构和功能可以在其它合适的生物中去研究，同样人类的生理和病理过程也可以选择合适的生物来模拟。

目前在人口与健康领域应用最广的模式生物包括，噬菌体、大肠杆菌、酿酒酵母、秀丽隐杆线虫、海胆、果蝇、斑马鱼、爪蟾和小鼠。

在植物学研究中比较常用的有，拟南芥、水稻等。

随着生命科学研究的发展，还会有新的物种被人们用来作为模式生物。

但它们会有一些基本共同点：1）有利于回答研究者关注的问题，能够代表生物界的某一大类群；2）对人体和环境无害，容易获得并易于在实验室内饲养和繁殖；3）世代短、子代多、遗传背景清楚；4）容易进行实验操作，特别是具有遗传操作的手段和表型分析的方法。

背景早在20世纪最初的20年中，甚至更早到19世纪，人们就发现，如果把关注的焦点集中在相对简单的生物上则发育的现象难题可以得到部分解答。

因为这些生物的细胞数量更少，分布相对单一，变化也较好观察。

模式动物目录Chapter 1 模式动物的介绍以及六大模式动物 (2)Chapter 2 发育生物学的实验技术 (3)Chapter 3 早期胚胎发育的介绍 (3)Chapter 4 果蝇 (20)Chapter 5 两栖动物的发育 (29)Chapter 6 斑马鱼 (40)Chapter 7 鸡胚发育 (42)Chapter 8鼠 (47)Chapter 9 秀丽隐杆线虫 (56)Chapter 1 模式动物的介绍以及六大模式动物常用模式动物有蛙、鸡、斑马鱼、小鼠、果蝇和线虫。

其中线虫和果蝇属于非脊椎动物，其余的为脊椎动物。

果蝇的个体小，生命周期短，特征明确，有很多突变型。

线虫可用于追踪不同细胞之间的世代关系。

蛙、鸡和斑马鱼的受精卵在体外发育。

基因修饰的小鼠可用于研究基因的功能。

发育生物学研究的是活的有机体中引起结构和功能改变的过程，解释结构和功能随着时间如何变化。

发育基因组学主要是研究基因表达如何控制生物发育的过程。

发育生物学的主要特点：生物学主要研究成体生物的结构与功能，而发育生物学研究向成体发育过程中的瞬时的阶段，生物体的起始和构造而不是如何维持。

发育生物学家常问的问题是变成什么而不是什么。

发育生物学由实验胚胎学、发育基因组学和分子生物学发展而来。

发育生物学组合了分子生物学，细胞生物学，遗传学和形态学等学科。

在思考发育学问题时，同时考虑这三个领域的问题是很有必要的，因为他们是勾勒完整的图片所必须的。

细胞分子生物学告诉我们生物体的每一个单独的组成元件如何发挥作用，例如生物因子，受体，信号转到通路，转录因子等。

基因组学告诉我们一个单独的基因的功能以及与其它基因活性的关系。

形态学或解剖结构是一个分子事件的结果与原因。

发育生物学的基本问题：①受精卵如何发育成一个成熟的个体？②成熟的个如何产生子代个体？什么是模式动物在生命科学、人类医药和健康研究领域, 实验动物在生命活动中的生理和病理过程, 与人类或异种动物都有很多相似之处, 并可互为参照, 一种动物的生命活动过程可以成为另一种动物或者人类的参照物。