淺析發(fā)育生物學(xué)研究中的模式動(dòng)物

/發(fā)育生物學(xué)研究中的模式動(dòng)物摘要：模式生物在生命科學(xué)研究中有重要的作用，不僅能回答最差不多的生物學(xué)問(wèn)題，對(duì)人類(lèi)的疾病治療也有借鑒意義。近年來(lái)隨著分子生物學(xué)、發(fā)育生物學(xué)的進(jìn)展及功能基因組打算的開(kāi)展，模式生物的作用便顯得越來(lái)越重要。本文著重介紹了斑馬魚(yú)、秀麗線(xiàn)蟲(chóng)及果蠅三種經(jīng)典模式生物的研究歷史、研究?jī)?yōu)勢(shì)及進(jìn)展等，進(jìn)而簡(jiǎn)要闡述了模式生物在今天生命科學(xué)進(jìn)展中的重要地位和推動(dòng)生命科學(xué)及醫(yī)學(xué)進(jìn)步的不可替代的巨大潛力．關(guān)鍵詞：模式生物；發(fā)育生物學(xué)；引言：在生物學(xué)進(jìn)展之初，人們發(fā)覺(jué)假如把關(guān)注的焦點(diǎn)集中在相對(duì)簡(jiǎn)單的生物上則發(fā)育的現(xiàn)象難題能夠得到部分解答。因?yàn)檫@些生物的細(xì)胞數(shù)量更少，分布相對(duì)單一，變化也較好觀(guān)看。同時(shí)由于進(jìn)化的緣故，細(xì)胞生命在發(fā)育的差不多模式方面具有相當(dāng)大的同一性，因此利用較低等級(jí)的物種來(lái)研究發(fā)育的共通規(guī)律是具有一定的可行性。尤其是當(dāng)我們?cè)谟胁煌l(fā)育特點(diǎn)的生物中發(fā)覺(jué)共同的形態(tài)形成和變化特征時(shí)，就能夠以此來(lái)建立發(fā)育的普遍原理，因此這種生物就顯得尤為重要，我們稱(chēng)之為“模式生物”。模式生物具有許多共同的特征，如形體相對(duì)較小，在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)易于培養(yǎng)和生殖，世代周期短，形態(tài)結(jié)構(gòu)相對(duì)比較簡(jiǎn)單，生殖系數(shù)高（后代數(shù)量眾多）等，而且通常情況下它的基因組會(huì)比較小。前兩點(diǎn)是出于實(shí)驗(yàn)室空間考慮，而世代周期短是出于研究時(shí)刻的考慮；形態(tài)結(jié)構(gòu)的簡(jiǎn)單性能夠減少特有生命現(xiàn)象的干擾，以便使人們更專(zhuān)注于生物遺傳發(fā)育的差不多規(guī)律。目前一些物種被大伙兒公認(rèn)為是優(yōu)良的模式生物，如線(xiàn)蟲(chóng)、果蠅、非洲爪蟾、蠑螈、小鼠、斑馬魚(yú)、噬菌體、大腸桿菌、釀酒酵母、海膽等。它們?cè)谌丝谂c健康領(lǐng)域應(yīng)用范圍比較廣。而在植物學(xué)研究中比較常用的有，擬南芥、水稻、煙草等。1.幾種經(jīng)典模式生物概況：1.1海膽第一個(gè)被用作模式生物的是海膽，它的胚胎對(duì)早期發(fā)育生物學(xué)的進(jìn)展有舉足輕重的作用。早在一八七五年，奧斯卡?赫特維格（OscerHertiwig,1849-1922）就開(kāi)始以海膽為材料研究受精過(guò)程中細(xì)胞核的作用，一八九○年后，海膽更在受精和早期胚胎發(fā)育的研究中擔(dān)任重要角色。一八九一年，漢斯?德瑞希（HansDriesh,1876-1941）在海膽中完成了胚胎分裂實(shí)驗(yàn)，為現(xiàn)代發(fā)育生物學(xué)奠定了第一塊理念里程碑。他在顯微鏡下把剛剛完成第一次分裂的海膽一分為二，結(jié)果發(fā)覺(jué)，分開(kāi)后的兩個(gè)細(xì)胞各自形成了一個(gè)完整幼蟲(chóng)。這一實(shí)驗(yàn)的意義在于證明胚胎具有調(diào)整發(fā)育的能力，并顛覆了盛行一時(shí)的機(jī)械論發(fā)育思想。海膽以其易于得到大量受精精卵，同步發(fā)育，胚體透明，孵化速度快的特點(diǎn)成為了生物學(xué)研究的模式生物。由于棘皮動(dòng)物的胚胎形成方式和脊索動(dòng)物一樣，因此模樣盡管看起來(lái)原始，但實(shí)際上是包括人在內(nèi)的脊索動(dòng)物的近親。因此海膽引起基因組測(cè)序人員的重視。而測(cè)序的結(jié)果分析表明海膽與人類(lèi)有許多相似基因，然而人類(lèi)基因數(shù)量比較多，提示在海膽與人類(lèi)分道揚(yáng)鑣后,脊椎動(dòng)物在進(jìn)化過(guò)程中至少出現(xiàn)過(guò)兩次全基因組復(fù)制。1.2果蠅黑腹果蠅（Drosophilamelanogaster）屬于昆蟲(chóng)綱的雙翅目，20世紀(jì)初Morgan選擇黑腹果蠅作為研究對(duì)象，建立了遺傳的染色體理論，奠定了經(jīng)典遺傳學(xué)的基礎(chǔ)并開(kāi)創(chuàng)利用果蠅作為模式生物的先河。20世紀(jì)80年代以后針對(duì)果蠅的基因組操作取得重大進(jìn)展，并進(jìn)展出一系列的有效技術(shù)。2000年，果蠅的全基因組測(cè)序差不多完成，全基因組約165Mb（WanYQ，2006）。果蠅體型小，體長(zhǎng)不到半厘米；飼養(yǎng)治理容易，既可喂以腐爛的水果，又可配培養(yǎng)基飼料；一個(gè)牛奶瓶里能夠養(yǎng)上成百只。果蠅生殖系數(shù)高，孵化快，只要1天時(shí)刻其卵即可孵化成幼蟲(chóng)，2-3天后變成蛹，再過(guò)5天就羽化為成蟲(chóng)。從卵到成蟲(chóng)只要10天左右，一年就能夠生殖30代。果蠅的染色體數(shù)目少，僅3對(duì)常染色體和1對(duì)性染色體，便于分析。作遺傳分析時(shí)，研究者只需用放大鏡或顯微鏡一個(gè)個(gè)地觀(guān)看、計(jì)數(shù)就行了，從而使得勞動(dòng)量大為減輕。且果蠅與人類(lèi)在軀體發(fā)育、神經(jīng)退化、腫瘤形成等的調(diào)控機(jī)制，都有特不多相通處，許多人類(lèi)的基因在果蠅身上也有，甚至功能能夠互通。生命周期快，生殖容易和可進(jìn)行基因定位研究的巨大的多線(xiàn)染色體等特性使果蠅最適合用于遺傳分析。它被科學(xué)家們稱(chēng)為上帝的禮物，是遺傳學(xué)上的重要的實(shí)驗(yàn)材料同時(shí)也是重要的實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ汀Ｈ欢F(xiàn)代果蠅研究差不多遠(yuǎn)不止停留在研究白眼突變和連鎖互換規(guī)律的層次上了，更多的科學(xué)家關(guān)注著如何樣使果蠅的研究更好地為人類(lèi)服務(wù)，又由于果蠅在各個(gè)方面與人類(lèi)有著驚人的相似之處，因此，人們將它應(yīng)用于癌癥療法、全球暖化與氣候變遷的初期預(yù)警系統(tǒng)、阿茲海默氏癥與亨丁頓氏舞蹈癥等神經(jīng)退化失調(diào)癥、以及酒癮與藥癮遺傳，還有失眠與時(shí)差的研究等等諸多領(lǐng)域。下面，本文僅就個(gè)不引起廣泛注目的新成果做一簡(jiǎn)要介紹。果蠅具有簡(jiǎn)單抉擇行為:為了推斷果蠅是否具有簡(jiǎn)單抉擇行為，和產(chǎn)生這種簡(jiǎn)單抉擇行為的緣故，科學(xué)家們做了如下實(shí)驗(yàn)：

在實(shí)驗(yàn)前，先在果蠅的頭—背之間用由紫外光可固化的膠粘上一個(gè)V形掛鉤，如此就限定了果蠅的頭與胸之間的轉(zhuǎn)動(dòng)自由度，使得當(dāng)果蠅被掛在飛行模擬器的扭矩探頭的懸絲上時(shí)，只能有一個(gè)在水平方向的旋轉(zhuǎn)自由度，一旦將果蠅的視覺(jué)目標(biāo)（在白色圓筒的概念上的四等分區(qū)間的中心等高位置上，有正置的黑色“T”英文字母，和倒置的“T”英文字母。在圓筒壁上相鄰的90度兩象限的T圖形方位不同，相對(duì)象限的T圖形相同）與果蠅的飛行扭矩之間構(gòu)成閉環(huán)，形成負(fù)反饋，果蠅就能夠通過(guò)自身飛行扭矩來(lái)調(diào)控模式位置和角速度，就如同汽車(chē)司機(jī)通過(guò)方向盤(pán)來(lái)把握汽車(chē)方向，駕駛汽車(chē)一樣。在視覺(jué)操作式條件化過(guò)程中，科學(xué)家們?cè)O(shè)定了朝著其中的一種T圖形的飛行方向?yàn)椤敖w區(qū)”，一旦那個(gè)T圖形進(jìn)入了果蠅視覺(jué)感受野正前方的90度象限，果蠅就趕忙受到由計(jì)算機(jī)在線(xiàn)操縱的“熱擊”的懲處。果蠅趕忙用自身扭矩操縱飛行方向，躲避懲處，使得另一個(gè)圖形進(jìn)入果蠅視覺(jué)正前方的90度區(qū)域，“熱擊”就趕忙被計(jì)算機(jī)關(guān)斷，果蠅通過(guò)若干次反復(fù)，就會(huì)“悟出”并記住什么樣的T圖形出現(xiàn)時(shí)是與“熱擊”相關(guān)聯(lián)的。

在實(shí)驗(yàn)中，果蠅看到的是同時(shí)具有顏色和形狀的彩色圖形。先訓(xùn)練果蠅喜愛(ài)綠色的正置T形，而厭惡藍(lán)色的倒置⊥。然后改變圖形使其形狀相同，發(fā)覺(jué)果蠅會(huì)依照顏色選擇綠色圖形，而回避藍(lán)色圖形?；蛘呦ピ袌D形的顏色，發(fā)覺(jué)果蠅會(huì)選擇T圖形而回避⊥圖形。這證明果蠅在訓(xùn)練中差不多同時(shí)獵取了有關(guān)色彩和圖形的知識(shí)。

然后研究人員讓這些通過(guò)訓(xùn)練的果蠅在藍(lán)色T和綠色⊥之間作選擇。這時(shí)由于顏色和形狀提供的線(xiàn)索互相矛盾，果蠅會(huì)陷入兩難的困境。通過(guò)比較幾種果蠅的抉擇行為，發(fā)覺(jué)：正常的野生型果蠅（WTB）能夠依照線(xiàn)索強(qiáng)度對(duì)比變化，果斷做出最為有利的選擇，而通過(guò)基因突變或生化方法導(dǎo)致蘑菇體缺失的果蠅則猶豫不決，不能做出穩(wěn)定的抉擇。

在這種類(lèi)似決策的行為中，科學(xué)家們猜想果蠅腦內(nèi)的蘑菇體結(jié)構(gòu)可能發(fā)揮著關(guān)鍵作用。蘑菇體是果蠅腦內(nèi)的重要結(jié)構(gòu)，1850年蘑菇體的發(fā)覺(jué)者曾經(jīng)猜想它是果蠅腦內(nèi)產(chǎn)生“自由意志”和實(shí)施“智能操縱”的地點(diǎn)。實(shí)驗(yàn)中，科學(xué)家們發(fā)覺(jué)的蘑菇體在果蠅的類(lèi)認(rèn)知行為中起著重要作用，從某種程度上驗(yàn)證了1850年蘑菇體的發(fā)覺(jué)者的猜想，起著一種補(bǔ)充的作用。

那個(gè)發(fā)覺(jué)對(duì)人類(lèi)的意義現(xiàn)在還不行講。人腦中沒(méi)有蘑菇體，與此同時(shí)，果蠅腦只有30萬(wàn)個(gè)神經(jīng)元，人腦則有1000億個(gè)，兩者不可簡(jiǎn)單類(lèi)比。但作為模式動(dòng)物，果蠅腦中的細(xì)胞和分子過(guò)程，與高等動(dòng)物可能有相似性，這意味著在果蠅身上得到的知識(shí)，可能對(duì)研究人及高等動(dòng)物的決策行為有借鑒作用。果蠅也有“同性戀者”:

在美國(guó)的一家實(shí)驗(yàn)室中，某些果蠅的行為令人有點(diǎn)困惑，罐里的雌果蠅擠成一團(tuán)，而雄果蠅卻以通常追逐異性時(shí)才有的狂熱在同性之間“尋歡作樂(lè)”，相互摩擦生殖器。這是科學(xué)家使這些果蠅變成了“同性戀者”，他們把一種基因移植到了果蠅體內(nèi)，導(dǎo)致它們表現(xiàn)出“同性戀”行為，更為重要的是，與此相關(guān)的基因也存在于人類(lèi)身上，盡管尚無(wú)跡象表明該基因阻礙人的性取向。盡管并非一個(gè)基因就能使人變成同性戀者，但這項(xiàng)研究對(duì)基因構(gòu)成如何通過(guò)一系列復(fù)雜的生化反應(yīng)阻礙性?xún)A向那個(gè)問(wèn)題或許會(huì)有新啟迪。

“糖尿病果蠅”:

美國(guó)斯坦福大學(xué)研究人員新培育出一種“糖尿病果蠅”，并希望能借助這些小“患者”更深入研究人類(lèi)糖尿病的發(fā)病機(jī)理，進(jìn)而查找新的治療途徑。研究人員發(fā)覺(jué)，果蠅的大腦中也存在著操縱胰島素產(chǎn)生的細(xì)胞。他們?cè)O(shè)法使一些果蠅幼蟲(chóng)大腦中此類(lèi)細(xì)胞失去正常工作能力，結(jié)果培育出了“糖尿病果蠅”。“患病”的果蠅幼蟲(chóng)不僅個(gè)頭異常小，發(fā)育為成年果蠅的速度明顯要慢，而且缺乏胰島素的果蠅幼蟲(chóng)體內(nèi)血糖水平也出現(xiàn)升高。研究還顯示，果蠅大腦中操縱胰島素產(chǎn)生的細(xì)胞會(huì)向果蠅心臟傳遞信號(hào)，然后再通過(guò)神經(jīng)系統(tǒng)調(diào)節(jié)胰島素進(jìn)入果蠅循環(huán)系統(tǒng)，這與人類(lèi)的胰島操縱胰島素進(jìn)入血液的過(guò)程有些類(lèi)似。因此，科學(xué)家們希望關(guān)于“糖尿病果蠅”的研究能夠?qū)θ祟?lèi)糖尿病的治療和預(yù)防有所關(guān)心。帕金森氏癥的新模型:

一種在果蠅身上開(kāi)發(fā)出的帕金森氏癥新模型，被認(rèn)為關(guān)于這種疾病的研究具有重大價(jià)值，因?yàn)榭茖W(xué)家可利用專(zhuān)為果蠅開(kāi)發(fā)的一系列強(qiáng)大的基因工具來(lái)研究這種疾病。盡管果蠅與人類(lèi)相差懸殊，但該模型卻能專(zhuān)門(mén)好地重現(xiàn)人類(lèi)帕金森氏癥的要緊特征。為a-synuclein（一種豐富的、功能未知的神經(jīng)蛋白）編碼的基因發(fā)生突變，可在家族性帕金森氏癥患者身上導(dǎo)致神經(jīng)發(fā)生，而在果蠅身上產(chǎn)生這一動(dòng)物模型的正是同樣的基因突變。運(yùn)用現(xiàn)代的基因技術(shù)新手段，人們能夠通過(guò)對(duì)果蠅的研究加深對(duì)神經(jīng)疾病的了解，并由此發(fā)覺(jué)根治帕金森氏癥的方法。挖掘果蠅過(guò)去百年的實(shí)驗(yàn)生命，差不多發(fā)表的論文早就有十萬(wàn)篇了，而且每天都有更新的論文出爐，除非發(fā)瘋，或是為了學(xué)術(shù)目的，否則可不能有人進(jìn)行那樣的探究。但人們卻一直在不懈地探究著，本文作者沒(méi)有什么不得目的，一方面是為了完成作業(yè)，而另一方面更重要得是透過(guò)冰山一角讓人們了解一個(gè)短暫的生命如何協(xié)助我們確立生物學(xué)知識(shí)的邊界……1.3斑馬魚(yú)斑馬魚(yú)(Daniorerio)為一種熱帶硬骨魚(yú)，是研究脊椎動(dòng)物器官發(fā)育和人類(lèi)疾病的重要遺傳學(xué)模型之一。20世紀(jì)70年代美國(guó)遺傳學(xué)家GeorgeStreisinger注意到斑馬魚(yú)的優(yōu)點(diǎn)，并開(kāi)始研究其養(yǎng)殖方法、胚胎發(fā)育等，并進(jìn)展一些相關(guān)的遺傳學(xué)技術(shù)。并在Nature上發(fā)表了關(guān)于斑馬魚(yú)體外受精、單倍體誘導(dǎo)技術(shù)相關(guān)的論文（StreisingerG，1981）。到20世紀(jì)90年代初，德國(guó)發(fā)育生物學(xué)家ChristineNusslein－Volhard以及美國(guó)哈佛大學(xué)的WolfgangDriever博士的研究組同時(shí)開(kāi)始對(duì)斑馬魚(yú)進(jìn)行大規(guī)模化學(xué)誘變研究（DrieverW，1996）。斑馬魚(yú)顯著優(yōu)勢(shì)在于體積小，可在較小的空間大量生殖；產(chǎn)卵量高(每周200多個(gè))發(fā)育快，許多組織在受精后24h開(kāi)始形成；成熟周期短，體外受精且胚胎透明，可在體視解剖鏡下觀(guān)看。它的神經(jīng)中樞系統(tǒng)、內(nèi)臟器官、血液以及視覺(jué)系統(tǒng)，在分子水平上85％與人相同，尤其是心血管系統(tǒng)，早期發(fā)育與人類(lèi)極為相似，在胚胎發(fā)育過(guò)程中能夠全程觀(guān)看和研究其心臟發(fā)育及血液流淌狀態(tài)。借助顯微鏡，甚至可看到每個(gè)心肌細(xì)胞和血液細(xì)胞。與之相比，線(xiàn)蟲(chóng)和果蠅與人相距甚遠(yuǎn)，包括造血功能在內(nèi)的許多人體重要生理功能以及相關(guān)的疾病基因在這些模式生物體內(nèi)并不存在。且斑馬魚(yú)單倍體、雌核發(fā)育二倍體的制作和突變體的獲得均較容易，精子能夠冷凍保存，所有這些特點(diǎn)使斑馬魚(yú)特不適合于遺傳學(xué)的研究．高速生殖有利于基因篩選，早期發(fā)育與人類(lèi)極為相似，這些特點(diǎn)使得斑馬魚(yú)成為目前研究人類(lèi)疾病及動(dòng)物胚胎發(fā)育的最佳模式生物。特不在母體產(chǎn)生的因子(如蛋白質(zhì)和mRNA)對(duì)啟動(dòng)胚胎發(fā)育的阻礙、體軸的形成機(jī)制、胚層的誘導(dǎo)與分化、胚胎中細(xì)胞的運(yùn)動(dòng)機(jī)制、器官的形成、左右不對(duì)稱(chēng)發(fā)育、原始生殖細(xì)胞的起源等方面做出巨大貢獻(xiàn)。1.4秀麗線(xiàn)蟲(chóng)秀麗隱桿線(xiàn)蟲(chóng)（Caenorhabditiselegans）在當(dāng)今的生命科學(xué)研究中起著舉足輕重的作用。20世紀(jì)60年代，Brenner在確立了分子遺傳學(xué)的中心法則以后，為探究個(gè)體及神經(jīng)發(fā)育的遺傳機(jī)制，而最終選擇了秀麗線(xiàn)蟲(chóng)這一比果蠅更簡(jiǎn)單的生物。并在1974年在Genetics上發(fā)表文章，在這篇文章中詳細(xì)描述了秀麗線(xiàn)蟲(chóng)的突變體篩選、基因定位等遺傳操作方法（BrennerS.1974）。為秀麗線(xiàn)蟲(chóng)作為模式生物進(jìn)行個(gè)體發(fā)育的遺傳研究奠定了基礎(chǔ)。自Brenner開(kāi)始，四十多年來(lái)，以秀麗線(xiàn)蟲(chóng)為模式生物的研究幾乎涉及到生命科學(xué)的各個(gè)領(lǐng)域并取得了重大突破，如MAPK信號(hào)傳導(dǎo)、細(xì)胞程序性死亡、TGF-β信號(hào)傳遞途徑、RNA干擾(RNAinterference,RNAi)和微RNA(microRNA,mRNA)等。秀麗線(xiàn)蟲(chóng)成蟲(chóng)長(zhǎng)約1mm，軀體為半透明，研究時(shí)不需染色，即可在顯微鏡下看到線(xiàn)蟲(chóng)體內(nèi)的器官如腸道、生殖腺等；若使用高倍相位差顯微鏡，還可達(dá)到單一細(xì)胞的分辨率。此外它的細(xì)胞數(shù)目以及細(xì)胞命運(yùn)圖譜幾乎固定，同時(shí)易于追蹤。又因?yàn)榫€(xiàn)蟲(chóng)僅有一千多個(gè)體細(xì)胞，因此它的所有細(xì)胞都能夠澈底地觀(guān)看研究，這與人體數(shù)十兆的體細(xì)胞比起來(lái)，真是簡(jiǎn)單多了。因此，線(xiàn)蟲(chóng)是研究細(xì)胞分裂、分化、死亡等的好材料。它以大腸桿菌為食，易在實(shí)驗(yàn)室培養(yǎng)。從一個(gè)受精卵發(fā)育成能夠產(chǎn)卵的成蟲(chóng)，它只需要3d。在實(shí)驗(yàn)室中只要有一臺(tái)解剖顯微鏡，一只自制的鉑金絲小鏟，就能夠進(jìn)行線(xiàn)蟲(chóng)培養(yǎng)操作了。在自然狀態(tài)下，秀麗線(xiàn)蟲(chóng)絕大部分個(gè)體為雌雄同體(hermaphrodite)，其一生能產(chǎn)生約300個(gè)受精卵。假如在一個(gè)培養(yǎng)皿上放上幾只線(xiàn)蟲(chóng)，幾天之后就可得到大量的后代。自然產(chǎn)生的秀麗線(xiàn)蟲(chóng)群體中只有約千分之一為雄性，但在實(shí)驗(yàn)室里能夠用熱激的方法來(lái)產(chǎn)生雄性個(gè)體以用于遺傳交配。由于具有雄性和雌雄同體這兩種性不特征，秀麗線(xiàn)蟲(chóng)在遺傳研究上具有無(wú)可比擬的優(yōu)勢(shì)。一方面，不同遺傳背景的秀麗線(xiàn)蟲(chóng)能夠像果蠅等模式動(dòng)物一樣進(jìn)行遺傳交配，進(jìn)行遺傳分析或獲得具有多種性狀的個(gè)體；另一方面，經(jīng)突變或交配產(chǎn)生的新性狀無(wú)需再經(jīng)交配只需轉(zhuǎn)接繼代就能夠保持了。事實(shí)上，秀麗線(xiàn)蟲(chóng)能夠像動(dòng)物培養(yǎng)細(xì)胞一樣儲(chǔ)存在-80℃冰箱或液氮中，這就為大量保存各種遺傳背景的秀麗線(xiàn)蟲(chóng)株系提供了極大的便利。這一優(yōu)勢(shì)也是其他模式動(dòng)物，假如蠅和小鼠等所不具備的。2.模式生物關(guān)于發(fā)育生物學(xué)的意義：模式生物的研究是人類(lèi)基因組打算的一個(gè)重要組成部分,是人類(lèi)基因組打算的必要的補(bǔ)充,這對(duì)人類(lèi)基因組打算的研究有專(zhuān)門(mén)大的促進(jìn)作用。由于人類(lèi)對(duì)其自身理解的限制、實(shí)驗(yàn)的限制和倫理學(xué)的制約,醫(yī)學(xué)、生物學(xué)的研究在專(zhuān)門(mén)大程度上依靠于對(duì)一些模式生物的研究,在研究人類(lèi)基因組的同時(shí),平行地進(jìn)行一些如微生物、植物、動(dòng)物等模式生物的研究,可為人類(lèi)基因組的研究作方法學(xué)和組織工作方面的預(yù)備。將從模式生物中得到的數(shù)據(jù)和資料與人類(lèi)基因組比較,通過(guò)不同生物基因序列的同源性來(lái)闡明人類(lèi)相應(yīng)基因的功能;通過(guò)研究小而簡(jiǎn)單的模式生物的基因組,積存實(shí)驗(yàn)進(jìn)展模式,同時(shí)對(duì)模式生物的研究亦有經(jīng)濟(jì)價(jià)值,一些與人類(lèi)基因有相似性,但結(jié)構(gòu)和基因組成卻相對(duì)比較簡(jiǎn)單的生物體就成為進(jìn)行人類(lèi)基因組研究的好樣本。

模式生物的研究在人類(lèi)疾?。ㄌ夭皇沁z傳性疾?。┑念A(yù)防、診斷、治療以及新藥開(kāi)發(fā)等方面也有專(zhuān)門(mén)廣泛的應(yīng)用前景。如：把某些病原體的抗原或毒素基因轉(zhuǎn)入一般的食物或水果中,以吃這些水果代替?zhèn)鹘y(tǒng)的疫苗來(lái)達(dá)到預(yù)防疾病的目的；利用細(xì)胞衰老的分子機(jī)制來(lái)生產(chǎn)保持皮膚光澤、有彈性的新一代化妝品。同時(shí)模式生物的研究成果的應(yīng)用也給人們生活、生產(chǎn)帶來(lái)了更深刻、更廣泛的阻礙，現(xiàn)在差不多開(kāi)始對(duì)植物的遺傳物質(zhì)進(jìn)行修飾，這一成果差不多和正在對(duì)人類(lèi)社會(huì)產(chǎn)生巨大的阻礙。全世界絕大部分的食物、燃料、纖維、化學(xué)原料和部分藥物今后都有可能取自遺傳修飾的植物。如：通過(guò)遺傳修飾產(chǎn)生抗性大豆、棉花、油菜、