Топ-моделі біології

Модельні організми - важливі учасники процесу наукового пізнання. Найзручніші з них стали справжніми зірками в інститутах і лабораторіях світу - давайте з ними познайомимося.

Модель: Лотос.Особливості
: У кореневих клубочках містить бактерії, що допомагають вловлювати і використовувати азот з повітря.
Області застосування: Симбіотичні стосунки рослин і азотфіксуючих бактерій.

Вчені знайшли десятки організмів, що служать моделями для вивчення різних біологічних явищ і процесів. Гризуни голі землекопи допомагають дослідити старіння і механізми захисту від пухлин, бактерії-екстремофіли Thermus thermophilis - стійкість до теплового шоку, аксолотлі - регенерацію тканин. Але історично знайшлися організми, що підходять на цю роль більше за інших. Цих істот можна знайти якщо не в будь-якій лабораторії, то напевно в будь-якому університеті або інституті на Землі: тут вони популярні, як топ-моделі, найкращі у своєму класі.

Топ-модель: будинкова миша (Mus musculus)
.Области застосування: медицина, онкологія і фармакологія, поведінка і нейрофізіологія.

Перше задокументоване використання лабораторних мишей зустрічається в роботах Роберта Гука, який в середині 18 ст. досліджував на них вплив тиску на циркуляцію крові. Сьогодні це - найпопулярніша модель з усіх хребетних: тільки в США, за різними оцінками, на рік використовується від 10 до 25 мільйонів мишей. Вони виключно зручні хоча б тому, що вже днів через 10 з моменту народження стають повністю половозріли і здатні дати нове потомство. У нормальних умовах миші відтворюються кожні три тижні, дозволяючи швидко міняти покоління за поколінням.

Модель: Африканська шпорцева жаба.
Особливості: Геном повністю секвенований, ембріонами легко маніпулювати.
Області застосування: Експресія генів, біологія розвитку.

За рахунок близькоспорідненого схрещування можна отримувати «чисті» лінії з майже ідентичними геномами. При цьому їхня фізіологія близька до людської, дозволяючи вивчати багато загальних захворювань, а для інших - отримувати мишачі за допомогою генетики і селекції. Вчені вміють непогано маніпулювати їх геномом, в тому числі і за допомогою технологій CRISPR. Їх ДНК була повністю секвенована ще в 2002 р. Особливо важливі миші для вивчення раку, і для більшості пухлин є свої модельні лінії.

Топ-модель: дрозофіла (Drosophila melanogaster) .
Области застосування: генетика, фармакологія.

Плодові мушки - головні моделі для генетиків, перші досліди на яких ставив ще один з основоположників цієї науки Томас Морган, на початку 20 ст. Саме на дрозофілах він показав, що гени, «елементи спадковості», знаходяться в хромосомах, - ще до того, як з'ясувалася роль ДНК у цих процесах. Ці комахи чудово прості і дешеві в змісті, а їх життєвий цикл триває не більше пари тижнів. Вивести чисту лінію, що несе потрібну ознаку, можна всього за півтора місяці, і при Корнелльському університеті діє цілий банк ліній дрозофіл (Drosophila Species Stock Center).

Модель: Гідра.Особливості
: Нехитра мікроскопічна кишечнополісна тварина з величезними здібностями до регенерації.
Області застосування: Регенерація, зростання і диференціація тканин.

Простота схрещування і розведення дрозофіл, яка привернула Моргана, сьогодні вилилася в простоту точних маніпуляцій їх геномом. Існують системи - біохімічні методи, що дозволяють керувати роботою окремих генів мухи і спостерігати за результатом (наприклад, системи GAL4/UAS і LexA). З їх допомогою вдається досліджувати і людські хвороби, оскільки більшість залучених в ці процеси генів мають у мух свої гомологи. Існують модельні лінії дрозофіл навіть для хвороби Альцгеймера.

Топ-модель: дріжджі (Saccharomyces cerevisiae) .
Области застосування: біотехнології, клітинна біологія, генна інженерія.

Ті ж дріжджі, які збражують пиво або змушують підніматися тісто, суцільно і поруч використовуються в біологічних лабораторіях. Тут їх нескладно розводити, а від народження клітини до ділення проходить всього лише близько двох годин, забезпечуючи швидку зміну поколінь. Ці мікроскопічні грибки вважаються одними з найпростіших еукаріот, однак містять майже всі ті ж внутрішньоклітинні компоненти, що і клітини тварин і рослин. Геном дріжджів був секвенований одним з перших, і сьогодні вчені можуть досить легко їм маніпулювати.

Модель: Курица.Особливості
: Легко розводити. Ембріон в яйці швидко розвивається, його легко спостерігати, їм просто маніпулювати.
Області застосування: Біологія розвитку.

Близько 23 відсотків їхніх генів - спільні з людьми, і вчені вміють отримувати навіть дріжджові моделі ракових захворювань, хоча такі роботи потім доводиться повторювати на більш близьких організмах. Більш того, вони застосовуються для вивчення нейроденегарівних процесів, хоча ніяких нейронів у них, зрозуміло, немає. Хвороба Паркінсона, пов'язана з накопиченням у клітинах неправильно згорнутих білків, активно вивчається на дріжджах, у яких виробництво подібних білків (наприклад, альфа-синуклеїну) стимулюють штучно.