人类疾病的模式生物

人类疾病的模式生物学中南大学医学遗传学国家重点实验室段然慧为什么需要模式生物？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。

2.从进化的角度，所有的细胞起源于同一个祖先。

因此从理论上说，从简单的系统得到的结果

往往可以推导至高等生物。3.模式生物一般都具有以下优点：容易进行遗传操作；繁殖快；有比较成熟的功能研究手段。常用的模式生物线虫小鼠斑马鱼果蝇酵母大鼠大肠杆菌病毒拟南芥-植物模式生物与人的进化关系500万年80万年1,000万年酵母

Saccharomycescerevisiae

酵母是单细胞真核生物。直径约5-10微米；繁殖速度快；酵母基因组序列在1996年即测序完成，为第一个完成基因组测序的真核生物；许多生命现象及蛋白质的功能都首先来自酵母的研究，例如细胞周期，激酶。Sir2抗衰老的故事节食(caloricrestriction)可以延缓老化—从酵母到人类；在酵母中Sir2是节食抗老化所必需；(节食不可以延长Sir2突变株的寿命)；在线虫中高表达Sir2可以延长寿命。Sir2抗衰老的故事Sir2抗衰老的故事

线虫

Caenorhabditiselegans

3天一个生长周期；

1.5mm长

6对染色体线虫基因组线虫的基因组测序完成于2002年10月。线虫基因组大小为100Mbp，是人类基因组的1/30。编码大约18000个蛋白质，1000个非编码RNA。50%左右的基因与其他生物体同源；6对染色体，5对常染色体，1对性染色体，大小相近。其染色体没有着丝粒。雌雄同体和雄性MaleHermaphroditeXX雌雄同体(959个体细胞)XO雄性(1031个体细胞)

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

CellLineageMartinChalfieColumbiaUniversity斑马鱼

ZebraFish–Daniorerio斑马鱼

ZebraFish–Daniorerio斑马鱼大小为4厘米左右，最长可达6.4厘米；繁殖周期为3个月，斑马鱼在血液、肾脏、以及视觉系统方面与人有共同点；身体透明。ZebrafishGenome斑马鱼有25对染色体，其基因组大小为小鼠或人类的一半。斑马鱼基因组测序在2001年已经开始，现在已经完成60%以上。斑马鱼的胚胎发育可以通过其透明的胚胎观察，其发育过程与高等脊椎动物十分相近。因而可以用来作为发育研究。研究肿瘤细胞的增殖和迁移zebrafish具有自我修复破损视网膜的独特能力Zebrafisheyehumaneye视网膜内的放射状胶质细胞能够分化成健康的视网膜细胞，从而修复受损的视网膜。向患有视网膜疾病的老鼠体内移植放射状胶质细胞，这些细胞分化为健康视网膜细胞，使视网膜功能恢复。果蝇

DrosophilaMelanogaster果蝇作为模式生物的研究有将近1个世纪的历史。最为著名的实验有1910年代，摩尔根研究果蝇的遗传与表型，发现包括基因连锁/分离在内的遗传理论。由于其容易操作的遗传系统，相对简单的构成，快速生长周期相对低廉的培养条件，成为一个广泛使用的模式生物。果蝇的寿命约为30天。雌性果蝇大约2.4毫米长，雄性的果蝇稍微短一些，雄性果蝇的身体背部颜色较深。果蝇

DrosophilaMelanogasterLifeCycle产卵一龄幼虫蜕皮二龄幼虫三龄幼虫蛹成虫变态果蝇基因组1.果蝇仅有4对染色体，3对常染色体，1对性染色体。2.果蝇的基因组测序完成于2000年；3.果蝇基因组大小约为120Mb；4.编码约13,600基因。果蝇的许多器官系统与哺乳动物有相当保守的相似性，因而果蝇广泛应用在以下的一些研究中：癌症,神经退化性疾病,行为学；免疫；衰老；发育；多基因遗传。果蝇中昼夜节律的研究RonKonopkaandSeymourBenzer，1971Per基因的克隆果蝇和哺乳动物昼夜节律比较小鼠

Musmusculus寿命：1.5–3years妊娠期：21days7周即可生育；小鼠基因组小鼠基因组完成于