模式生物

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模型生物(通常简称为模型)是一种非人类物种,它被广泛研究以了解特定的生物现象,期望在模型生物中所做的发现将提供对其他生物运作的洞察力。当人类实验不可行或不道德时,模型生物被广泛用于研究人类疾病。由于所有生物体的共同遗传,以及在进化过程中代谢和发育途径以及遗传物质的保护,这种策略成为可能。 研究模式生物可以提供信息,但在从一种生物推广到另一种生物时必须小心。 在研究人类疾病时,模型生物可以更好地理解...
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模型生物(通常简称为模型)是一种非人类物种,它被广泛研究以了解特定的生物现象,期望在模型生物中所做的发现将提供对其他生物运作的洞察力。 当人类实验不可行或不道德时,模型生物被广泛用于研究人类疾病。 由于所有生物体的共同遗传,以及在进化过程中代谢和发育途径以及遗传物质的保护,这种策略成为可能。

研究模式生物可以提供信息,但在从一种生物推广到另一种生物时必须小心。

在研究人类疾病时,模型生物可以更好地理解疾病过程,而不会增加伤害真实人类的风险。 所选择的物种通常会满足与人类确定的分类等同性,以便根据需要以类似于人类生理学的方式对疾病或其治疗做出反应。 尽管模型生物体中的生物活性并不能确保对人类产生影响,但许多药物、治疗和治愈人类疾病的方法部分是在动物模型的指导下开发的。

疾病模型主要分为三种类型:同源、同构和预测。 同源动物与患有相同疾病的人类具有相同的病因、症状和治疗选择。 同构动物具有相同的症状和治疗方法。 预测模型仅在几个方面类似于特定的人类疾病,但在分离和预测一组疾病特征的机制方面很有用。

有许多模式生物。 分子生物学的xxx个模型系统之一是大肠杆菌,它是人类消化系统的常见成分。 感染大肠杆菌的几种细菌病毒(噬菌体)也对基因结构和基因调控的研究非常有用(例如噬菌体 Lambda 和 T4)。 然而,噬菌体是否应归类为生物存在争议,因为它们缺乏新陈代谢并且依赖于宿主细胞功能进行繁殖。

模型生物来自生命的所有三个领域,以及病毒。 例子包括大肠杆菌 (E. coli)、面包酵母 (Saccharomyces cerevisiae)、T4 噬菌体病毒、果蝇 Drosophila melanogaster、开花植物拟南芥 (Arabidopsis thaliana)、豚鼠 (Cavia porcellus) 和小鼠 (Mus musculus) ).

历史

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在研究中使用动物可以追溯到古希腊亚里士多德(公元前 384-322 年)和 Erasistratus(公元前 304-258 年)是最早对活体动物进行实验的人。 18 和 19 世纪的发现包括安托万·拉瓦锡 (Antoine Lavoisier) 在量热计中使用豚鼠来证明呼吸是一种燃烧形式,以及路易斯·巴斯德 (Louis Pasteur) 在 1880 年代使用炭疽论证疾病的细菌理论 羊。

使用动物模型的研究一直是现代医学许多成就的核心。 它贡献了人体生理学和生物化学等领域的大部分基础知识,并在神经科学和传染病等领域发挥了重要作用。 例如,结果包括几乎根除小儿麻痹症和器官移植的发展,并使人类和动物都受益。 从 1910 年到 1927 年,Thomas Hunt Morgan 对果蝇 Drosophila melanogaster 的研究发现染色体是基因遗传的载体。 果蝇成为最早的模式生物之一,并且在一段时间内成为最广泛使用的模式生物,埃里克·坎德尔 (Eric Kandel) 写道,摩根的发现帮助将生物学转变为一门实验科学。 D. melanogaster 仍然是使用最广泛的真核模型生物之一。 在同一时期,William Ernest Castle 实验室与 Abbie Lathrop 合作进行的小鼠遗传学研究导致了 DBA(稀释、棕色和非刺豚鼠)近交小鼠品系的产生以及其他近交品系的系统产生。 此后,老鼠被广泛用作模式生物,并与 20 世纪和 21 世纪的许多重要生物学发现有关。

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19 世纪后期,埃米尔·冯·贝林 (Emil von Behring) 分离出白喉毒素,并证明了它对豚鼠的作用。 他继续开发了一种针对动物和人类白喉的抗毒素,这导致了现代免疫方法的出现,并在很大程度上结束了白喉作为一种威胁性疾病的局面。 白喉抗毒素在 Iditarod 比赛中得到了著名的纪念,该比赛模仿了 1925 年诺姆血清中抗毒素的输送。 动物研究在生产白喉抗毒素方面的成功也被认为是 20 世纪初美国反对动物研究的衰落的原因。

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