Organizmy modelowe
Organizm modelowy to gatunek niebędący człowiekiem, który bada się przez wiele lat, gromadząc na jego temat dużą wiedzę w celu zrozumienia podstawowych zjawisk biologicznych. Mamy nadzieję, że odkrycia dokonane w modelu dadzą wgląd w funkcjonowanie innych organizmów.
W szczególności organizmy modelowe są szeroko stosowane w badaniach na zwierzętach w celu zbadania potencjalnych przyczyn i metod leczenia chorób ludzkich, w przypadku gdy eksperymenty na ludziach byłyby niemożliwe lub mniej etyczne.
Strategia ta jest możliwa dzięki podobieństwom wszystkich żywych organizmów. Są one podobne ze względu na wspólne pochodzenie oraz zachowanie szlaków metabolicznych i rozwojowych oraz genów w toku ewolucji.
Escherichia coli jest modelowym gram-ujemnym organizmem prokariotycznym.
Drosophila melanogaster , jeden z najbardziej znanych obiektów eksperymentów w genetyce
Organizmy modelowe w genetyce
Drosophila melanogaster
Drosophila melanogaster była jednym z pierwszych zwierząt wykorzystywanych w genetyce. Obecnie jest jednym z najszerzej wykorzystywanych i najlepiej poznanych genetycznie organizmów eukariotycznych.
Wszystkie organizmy korzystają ze wspólnych systemów genetycznych; zrozumienie transkrypcji i replikacji u muszki owocowej pomaga zrozumieć te procesy u innych eukariontów, w tym u ludzi.
Badania nad cechami sprzężonymi z chromosomem X potwierdziły, że geny znajdują się na chromosomach. Badania nad cechami sprzężonymi doprowadziły do powstania pierwszych map loci genetycznych na chromosomach. Pierwsze mapy chromosomów Drosophila zostały wykonane przez Alfreda Sturtevanta.
Drosophila melanogaster jest jednym z najczęściej badanych organizmów w badaniach biologicznych, szczególnie w genetyce i biologii rozwoju. Jej kompletny genom został zsekwencjonowany i po raz pierwszy opublikowany w 2000 roku.
Ponieważ bardzo dużo wiadomo o jej rozwoju od jaja, przez larwę, aż do dorosłego osobnika, jest ona kluczowym modelem dla genetyki rozwojowej, czyli evo-devo. Geny hox, czyli homeoboksy, które kontrolują rozwój u metazoa, zostały opracowane przede wszystkim u Drosophili.
Escherischia coli
W 1946 r. Joshua Lederberg i Edward Tatum po raz pierwszy opisali zjawisko znane jako koniugacja bakteryjna, używając Escherichia coli jako bakterii modelowej.
E. coli była integralną częścią pierwszych eksperymentów mających na celu zrozumienie genetyki fagów, a pierwsi badacze, tacy jak Seymour Benzer, wykorzystali E. coli i faga T4 do zrozumienia topografii struktury genów. Przed badaniami Benzera nie było wiadomo, czy gen jest strukturą liniową, czy też ma wzór rozgałęziony.
E. coli była jednym z pierwszych organizmów, których genom został zsekwencjonowany; kompletny genom E. coli K12 został opublikowany przez Science w 1997 roku.
Długoterminowe eksperymenty ewolucyjne z wykorzystaniem E. coli, zapoczątkowane przez Richarda Lenskiego w 1988 roku, pozwoliły na bezpośrednią obserwację głównych zmian ewolucyjnych w laboratorium.
Inne organizmy modelowe
- Wirusy
- Fag Lamda
- Wirus mozaiki tytoniu
- Protisty
- Emiliana huxlei: alga kokkolitoforowa, szeroko badana jako modelowy gatunek fitoplanktonu
- Chlamydomonas reinhardtii
- Grzyby
- Aspergillus nidulans
- Neurospora crassa
- Rośliny
- Arabidopsis thalliana
- Zea mays Kukurydza
- Pisum sativum, groch siewny
- Zwierzęta
- Caenorhabditis elegans, nicień
- Tribolium castaneum, chrząszcz mączny
- Drosophila melanogaster
- Mus musculus, mysz
- Rattus norvegicus, szczur norweski
Pytania i odpowiedzi
Q: Czym jest modelowy organizm?
O: Organizm modelowy to gatunek inny niż człowiek, który jest badany przez wiele lat w celu zrozumienia podstawowych zjawisk biologicznych.
P: Dlaczego bada się organizmy modelowe?
O: Organizmy modelowe są badane w celu zgromadzenia dużej ilości wiedzy na ich temat, aby uzyskać wgląd w to, jak działają inne organizmy.
P: Jakie są nadzieje związane z odkryciami dokonanymi na organizmach modelowych?
O: Mamy nadzieję, że odkrycia dokonane w organizmach modelowych dadzą wgląd w to, jak działają inne organizmy.
P: W jaki sposób organizmy modelowe są wykorzystywane w badaniach na zwierzętach?
O: Organizmy modelowe są szeroko stosowane w badaniach na zwierzętach w celu zbadania potencjalnych przyczyn i sposobów leczenia chorób u ludzi, gdy eksperymenty na ludziach byłyby niemożliwe lub mniej etyczne.
P: Co umożliwia wykorzystanie organizmów modelowych w badaniach na zwierzętach?
O: Wykorzystanie organizmów modelowych w badaniach na zwierzętach jest możliwe dzięki podobieństwu wszystkich żywych organizmów.
P: Dlaczego wszystkie żywe organizmy są do siebie podobne?
O: Wszystkie żywe organizmy są podobne ze względu na wspólne pochodzenie i zachowanie szlaków metabolicznych i rozwojowych oraz genów w toku ewolucji.
P: Jaka jest korzyść z zachowania szlaków metabolicznych i rozwojowych oraz genów w toku ewolucji?
O: Korzyścią z zachowania szlaków metabolicznych i rozwojowych oraz genów w toku ewolucji jest to, że pozwala to na podobieństwa między żywymi organizmami, co z kolei pozwala na wykorzystanie organizmów modelowych w badaniach na zwierzętach.
