Πρότυπος οργανισμός
Ένας οργανισμός-μοντέλο είναι ένα μη ανθρώπινο είδος που μελετάται επί πολλά χρόνια, συγκεντρώνοντας πολλές γνώσεις γι' αυτό, προκειμένου να κατανοηθούν θεμελιώδη βιολογικά φαινόμενα. Η ελπίδα είναι ότι οι ανακαλύψεις που γίνονται στο μοντέλο θα δώσουν πληροφορίες για τον τρόπο λειτουργίας άλλων οργανισμών.
Ειδικότερα, οι πρότυποι οργανισμοί χρησιμοποιούνται ευρέως σε δοκιμές σε ζώα για τη διερεύνηση πιθανών αιτιών και θεραπειών για ανθρώπινες ασθένειες, όταν ο πειραματισμός σε ανθρώπους θα ήταν αδύνατος ή λιγότερο δεοντολογικός.
Η στρατηγική αυτή καθίσταται δυνατή χάρη στις ομοιότητες όλων των ζωντανών οργανισμών. Είναι παρόμοιοι λόγω της κοινής τους καταγωγής και της διατήρησης των μεταβολικών και αναπτυξιακών οδών και γονιδίων κατά τη διάρκεια της εξέλιξης.
Η Escherichia coli είναι ένας πρότυπος αρνητικός κατά Gram προκαρυωτικός οργανισμός.
Η Drosophila melanogaster , ένα από τα πιο διάσημα πειραματόζωα της γενετικής.
Πρότυποι οργανισμοί στη γενετική
Drosophila melanogaster
Η Drosophila melanogaster ήταν ένα από τα πρώτα ζώα που χρησιμοποιήθηκαν για τη γενετική. Σήμερα είναι ένας από τους πιο ευρέως χρησιμοποιούμενους και γενετικά πιο γνωστούς από όλους τους ευκαρυωτικούς οργανισμούς.
Όλοι οι οργανισμοί χρησιμοποιούν κοινά γενετικά συστήματα- η κατανόηση της μεταγραφής και της αντιγραφής στις φρουτόμυγες βοηθά στην κατανόηση αυτών των διαδικασιών σε άλλους ευκαρυώτες, συμπεριλαμβανομένων των ανθρώπων.
Μελέτες των χαρακτηριστικών που συνδέονται με το Χ επιβεβαίωσαν ότι τα γονίδια βρίσκονται στα χρωμοσώματα. Οι μελέτες των συνδεδεμένων χαρακτηριστικών οδήγησαν στους πρώτους χάρτες γενετικών τόπων στα χρωμοσώματα. Οι πρώτοι χάρτες των χρωμοσωμάτων της Drosophila έγιναν από τον Alfred Sturtevant.
Η Drosophila melanogaster είναι ένας από τους πιο μελετημένους οργανισμούς στη βιολογική έρευνα, ιδίως στη γενετική και την αναπτυξιακή βιολογία. Το πλήρες γονιδίωμά της αλληλουχήθηκε και δημοσιεύθηκε για πρώτη φορά το 2000.
Επειδή είναι πολλά γνωστά για την ανάπτυξή του από το αυγό στην προνύμφη και στο ενήλικο, αποτελεί βασικό μοντέλο για την αναπτυξιακή γενετική ή evo-devo. Τα γονίδια hox ή homeobox, τα οποία ελέγχουν την ανάπτυξη στα μεταζωοειδή, επεξεργάστηκαν πρώτα απ' όλα στη Drosophila.
Escherischia coli
Το 1946, ο Joshua Lederberg και ο Edward Tatum περιέγραψαν για πρώτη φορά το φαινόμενο που είναι γνωστό ως βακτηριακή σύζευξη χρησιμοποιώντας την Escherichia coli ως πρότυπο βακτήριο.
Το E. coli αποτέλεσε αναπόσπαστο μέρος των πρώτων πειραμάτων για την κατανόηση της γενετικής των φάγων και οι πρώτοι ερευνητές, όπως ο Seymour Benzer, χρησιμοποίησαν το E. coli και τον φάγο Τ4 για να κατανοήσουν την τοπογραφία της δομής των γονιδίων. Πριν από την έρευνα του Benzer, δεν ήταν γνωστό αν το γονίδιο ήταν μια γραμμική δομή ή αν είχε ένα μοτίβο διακλάδωσης.
Το E. coli ήταν ένας από τους πρώτους οργανισμούς που αλληλουχήθηκε το γονιδίωμά του- το πλήρες γονιδίωμα του E. coli K12 δημοσιεύθηκε από το Science το 1997.
Τα πειράματα μακροχρόνιας εξέλιξης με τη χρήση του E. coli, που ξεκίνησε ο Richard Lenski το 1988, επέτρεψαν την άμεση παρατήρηση σημαντικών εξελικτικών αλλαγών στο εργαστήριο.
Άλλοι πρότυποι οργανισμοί
- Ιοί
- Φάγος Lamda
- Ιός του μωσαϊκού του καπνού
- Πρωτίστες
- Emiliana huxlei: κοκκολιθόφορο φύκος, που μελετήθηκε εκτενώς ως πρότυπο είδος φυτοπλαγκτού.
- Chlamydomonas reinhardtii
- Μύκητες
- Aspergillus nidulans
- Neurospora crassa
- Φυτά
- Arabidopsis thalliana
- Zea mays Αραβόσιτος
- Pisum sativum, Μπιζέλι
- Ζώα
- Caenorhabditis elegans, ένας νηματώδης
- Tribolium castaneum, σκαθάρι του αλευριού
- Drosophila melanogaster
- Mus musculus, το ποντίκι
- Rattus norvegicus, ο νορβηγικός αρουραίος
Ερωτήσεις και απαντήσεις
Ερ: Τι είναι ένας οργανισμός-μοντέλο;
A: Ένας πρότυπος οργανισμός είναι ένα μη ανθρώπινο είδος που μελετάται επί πολλά χρόνια προκειμένου να κατανοηθούν θεμελιώδη βιολογικά φαινόμενα.
Ε: Γιατί μελετώνται οι οργανισμοί-μοντέλα;
A: Οι πρότυποι οργανισμοί μελετώνται για να οικοδομηθεί μεγάλη γνώση για αυτούς, προκειμένου να αποκτηθεί εικόνα για τον τρόπο λειτουργίας άλλων οργανισμών.
Ερ: Ποιες είναι οι ελπίδες για τις ανακαλύψεις που γίνονται σε οργανισμούς-μοντέλα;
Α: Η ελπίδα είναι ότι οι ανακαλύψεις που γίνονται σε πρότυπους οργανισμούς θα δώσουν εικόνα για το πώς λειτουργούν άλλοι οργανισμοί.
Ερ: Πώς χρησιμοποιούνται οι πρότυποι οργανισμοί στις δοκιμές σε ζώα;
Α: Οι πρότυποι οργανισμοί χρησιμοποιούνται ευρέως στις δοκιμές σε ζώα για τη διερεύνηση πιθανών αιτιών και θεραπειών για ανθρώπινες ασθένειες, όταν ο πειραματισμός σε ανθρώπους θα ήταν αδύνατος ή λιγότερο ηθικός.
Ερ: Τι επιτρέπει τη χρήση οργανισμών-μοντέλων στις δοκιμές σε ζώα;
Α: Η χρήση οργανισμών-μοντέλων σε δοκιμές σε ζώα καθίσταται δυνατή λόγω των ομοιοτήτων όλων των ζωντανών οργανισμών.
Ερ: Γιατί όλοι οι ζωντανοί οργανισμοί είναι παρόμοιοι;
Α: Όλοι οι ζωντανοί οργανισμοί είναι παρόμοιοι λόγω της κοινής τους καταγωγής και της διατήρησης των μεταβολικών και αναπτυξιακών οδών και γονιδίων κατά τη διάρκεια της εξέλιξης.
Ερ: Ποιο είναι το όφελος από τη διατήρηση των μεταβολικών και αναπτυξιακών οδών και γονιδίων κατά τη διάρκεια της εξέλιξης;
Α: Το όφελος από τη διατήρηση των μεταβολικών και αναπτυξιακών οδών και γονιδίων κατά τη διάρκεια της εξέλιξης είναι ότι επιτρέπει ομοιότητες μεταξύ των ζωντανών οργανισμών, οι οποίες με τη σειρά τους επιτρέπουν τη χρήση οργανισμών-μοντέλων σε δοκιμές σε ζώα.