據(jù)估計(jì)，世界上可能有多達(dá)20億的生物物種，每一種都具有對(duì)生存至關(guān)重要的保守而獨(dú)特的生物機(jī)制?？茖W(xué)家如何了解它們呢？所以引入了進(jìn)入模式生物。模式生物，顧名思義，是用來作為理解其他生物的代表性的模型生物，它們對(duì)研究生物機(jī)制特別有用。有了它們， 我們現(xiàn)在了解了從衰老到合子發(fā)育的復(fù)雜過程。
典型情況下，模式生物易于生長(zhǎng)，世代短，具有良好的特征，基因易于操縱。微生物特別適合作為模式生物，因?yàn)榇蠖鄶?shù)微生物可以在實(shí)驗(yàn)室中容易地培養(yǎng)并且具有短的生成時(shí)間(分鐘和小時(shí)，而對(duì)于分類學(xué)上的高等生物，則需要數(shù)周甚至數(shù)月的時(shí)間)，這使它們成為深入研究的熱門對(duì)象。
模式微生物的搖滾明星
在模式微生物的列表中，大腸桿菌和釀酒酵母是搖滾之星。大腸桿菌，是1884年微生物學(xué)家西奧多·埃施里奇發(fā)現(xiàn)它而命名，是一種革蘭氏陰性細(xì)菌，常見于溫血?jiǎng)游锏哪c道內(nèi)。它是研究最深入的自由生活的生物，有12項(xiàng)諾貝爾獎(jiǎng)授予了利用這種細(xì)菌報(bào)道兒童的研究。
事實(shí)上，轉(zhuǎn)錄、翻譯和復(fù)制的過程以及遺傳密碼都是在大腸桿菌中首次被破譯的，這使得大腸桿菌成為分子生物學(xué)中最重要的微生物。
和大腸桿菌一樣，釀酒酵母（被稱為面包酵母）經(jīng)常用于科學(xué)研究。釀酒酵母也是第一個(gè)對(duì)其進(jìn)行基因組測(cè)序的真菌。由于許多酵母蛋白在序列和功能上與高等真核生物相似，包括人類在內(nèi)，在釀酒酵母中進(jìn)行的研究可以幫助我們了解真核基因的功能。
聚焦新興的模式微生物
鑒于生命的生物多樣性，沒有一個(gè)生物體是另一個(gè)生物體的完美代表。當(dāng)我們尋求生物學(xué)中更多問題的答案時(shí)，其他令人興奮但鮮為人知的微生物已經(jīng)成為模型。本文介紹來自每種微生物分類的這些新興模式微生物的實(shí)例。
藻類
涉及纖毛的人類疾?。ㄈ缍嗄夷I?。?，通常使用諸如衣藻（Chlamydomonas）的藻類進(jìn)行研究。因?yàn)樵孱惖谋廾c纖毛有許多相似之處，藻類也被用于研究生物機(jī)制，例如膜對(duì)水的滲透性，滲透調(diào)節(jié)和耐鹽性。
模式藻類的一個(gè)典型例子是團(tuán)藻，這種令人著迷的微藻形成多達(dá)50,000個(gè)細(xì)胞的球形菌落，使其成為許多教科書封面上的常見圖像。這個(gè)美麗的細(xì)胞球最近在生命之樹中轉(zhuǎn)變?yōu)槎嗉?xì)胞性，并被用作研究單細(xì)胞如何進(jìn)化成多細(xì)胞生物的模型。與其他模式生物一樣，團(tuán)藻可以用外源DNA（例如轉(zhuǎn)基因）轉(zhuǎn)化，還可以進(jìn)行敲除以研究基因的功能。由于它們的大尺寸，在顯微鏡下很容易看到菌落，并且可以基于目視檢查篩選突變體。
原核生物
細(xì)菌如大腸桿菌是最早用作模型的微生物，因?yàn)樗鼈兙哂泻?jiǎn)單的細(xì)胞結(jié)構(gòu)，且易于培養(yǎng)。 聚球藻是一在海洋環(huán)境中發(fā)現(xiàn)的種藍(lán)細(xì)菌，光合自養(yǎng)，可通過光合作用捕獲光，。它已被用作模式生物來研究各種細(xì)胞過程，包括晝夜節(jié)律，碳濃縮機(jī)制，對(duì)環(huán)境脅迫的響應(yīng)，光合作用和細(xì)胞分裂。研究者對(duì)一些聚球藻屬菌株的基因組和蛋白質(zhì)組進(jìn)行了測(cè)序，促進(jìn)對(duì)功能和代謝細(xì)胞過程的理解。
真菌
和芽殖酵母釀酒酵母一樣，裂殖酵母通過將自身分成兩個(gè)相同大小的子細(xì)胞而繁殖，作為模式微生物而成為人們關(guān)注的焦點(diǎn)。粟酒裂殖酵母和釀酒酵母用于研究分子過程，如對(duì)DNA損傷和DNA復(fù)制的反應(yīng)。在人類基因組中也發(fā)現(xiàn)了許多負(fù)責(zé)裂殖酵母中細(xì)胞分裂和細(xì)胞組織的基因，使其成為研究人類這些過程的優(yōu)秀模型。粟酒裂殖酵母的基因組已經(jīng)完全測(cè)序，酵母中幾乎所有蛋白質(zhì)的亞細(xì)胞定位已通過標(biāo)記綠色熒光蛋白(GFP)得到闡明。
原生生物
作為真核生物，原生生物和人體的許多細(xì)胞特征是保守的，使其成為研究人體細(xì)胞中發(fā)生的基本過程的良好代表。纖毛蟲和變形蟲是這種分類中常見的模式生物。喇叭蟲具有喇叭形巨型纖毛，具有從碎片中自我再生的能力，使其成為研究細(xì)胞再生和傷口愈合的模式生物。纖毛蟲尖毛蟲用于研究染色體生物學(xué)，合子后發(fā)育，表觀遺傳學(xué)和基因組重排。 尾刺耐格里原蟲既是變形蟲，又是游動(dòng)的鞭毛蟲，它用于了解這兩種不同狀態(tài)的細(xì)胞運(yùn)動(dòng)性，這些發(fā)現(xiàn)的見解揭示了疾病機(jī)制，如癌癥的傳播。
隨著我們發(fā)現(xiàn)更多關(guān)于無數(shù)生命并且隨著測(cè)序技術(shù)的進(jìn)步，每個(gè)生物體都可能成為模型。更有趣的微生物可能會(huì)在未來成為模型。
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