科学是一个不断发展和要求很高的领域，需要各种生物和分子工具。其中一个工具就是模型有机体，它是生物研究的一个重要方面，定义了我们对生物过程和发展的理解。模型生物通常具有遗传、生理或发育特征，这使它们成为在实验室环境中研究的理想对象。我们讨论了在之前的一篇博客文章中提到了五个模型生物，但这里还有五个对科学界产生了历史性影响的模型生物。
(退房这篇博客看到更多的遗传系统，为新兴的模式生物!)
大肠杆菌
最容易识别和利用的模式生物之一是大肠杆菌．细菌作为模式生物已有60多年的历史，是目前研究最多的原核生物。它的增长速度快，体积小，成本低，这是可以理解的大肠杆菌是微生物学和生物化学中最常见的细菌。某些菌株已被专门培养以在实验室环境中茁壮成长。它最吸引人的特点之一是它的稳定性和易于获得的生长条件。作为兼性需氧生物，无论有无氧气，它都能茁壮成长。此外，作为生物安全级别1的微生物，它是入门教学和研究环境的完美候选人(Idalia & Bernardo, 2017）.
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| 大肠杆菌。从图片NIAID． |
大肠杆菌通常是“分子生物学家工具箱”的一部分，用于质粒操作和遗传学研究。质粒是研究基因改造的理想工具，因为它们易于操作和复制的能力。因为大肠杆菌很容易繁殖，一代时间约为20分钟，它们是完美的分子克隆和代谢工程。
的大肠杆菌基因组有广泛的研究历史和特征。许多天然的蛋白质和过程大肠杆菌已被用于分子生物学研究。例如大肠杆菌生物素连接酶,BirA，已被用来鉴定和研究蛋白质-蛋白质的相互作用距离标记技术如BioID（Roux等人，2012）和顶点(Rhee et al.， 2013)．研究使用大肠杆菌有潜力解决微生物研究的许多领域，如代谢。运输，生物膜等等。因为它是BSL-1，大肠杆菌可以作为一个模型，将这些过程与致病性更强的细菌(布朗特,2015）.
鼠形
鼠形,或者老鼠，是另一种流行的生物模型。由于它们的体型、生理和基因与人类相似，它们都是伟大的哺乳动物模型。然而，老鼠在生理、智力和人类通信方面有一些关键的差异，这使它们作为一种疾病模式具有优势(Iannacconeet al ., 2009)）.大鼠比小鼠大，这使得它们在涉及手术或成像的某些研究中更有用。
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| 鼠形。从图片斯塔凡Vilcans． |
老鼠的生理也更容易研究，有时与人类疾病和条件更密切相关。例如，大鼠经常被用于研究人类心血管疾病，特别是中风和高血压(Iannacconeet al ., 2009)）.啮齿动物也经常被用于一系列神经科学研究(Ellenbroek和Youn, 2016）.由于这些原因，大鼠曾是医学研究中使用最多的哺乳动物模型，其信息和数据存档尚未在小鼠身上产生(Iannaccone等人，2009)。
虽然将老鼠作为生物模型有其优点，但它还远远不够完美。老鼠的一个最有限的属性是它们难以操纵的基因组和有限的遗传数据。为了填补这一空白，大鼠基因组测序项目进行了大规模测序，并得出结论，几乎所有与疾病相关的人类基因在大鼠(吉布斯等，2004年）.此外，基因修饰工具和方法的突破，如CRISPR极大地提高了科学家利用老鼠作为疾病模型的能力。
墨西哥蝾螈（墨西哥钝口螈）
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| 墨西哥钝口螈，又名美西螈。从图片AJC1． |
墨西哥蝾螈是最独特的模式生物之一，因其不可思议的再生能力而被公认。美西螈有再生复杂结构的能力，如四肢、脊髓和内部器官，包括心脏、大脑和肺(麦卡斯克和加德纳，2011年）.由于许多调节再生和伤口愈合的生物过程和信号通路在不同物种之间是保守的，研究美西螈可能揭示出人类具有相似程度的再生潜力。此外，美西螈有许多与年龄相关的表型变化，这些变化与在人类身上观察到的相似。因此，了解它们的生命周期和过程及其再生能力，有望对人类衰老的病理发展(维埃拉等，2019年）
除了它们的再生能力，美西螈还有一些吸引人的特征，使它们成为理想的模式生物;它们相对容易维持和繁殖，而且它们有大的、容易改变的胚胎，这是观察和操纵整个发育周期的理想条件。有关美西螈的研究主要集中在胚胎学和生物化学方面。虽然一开始有限，但美西螈基因组测序的进展极大地扩展了美西螈的研究。最重要的进展之一是对整个蝾螈基因组的测序，揭示了大量与肢体再生相关的基因(维埃拉等，2019年）.为了研究再生，科学家们创造了分子生物学工具来培育转基因蝾螈，用于一系列不同的研究。田中艾莉的实验室已经构建了几个在美西螈中使用的载体，包括用于CRISPR和Tol2转座酶诱导转基因．
非洲爪蟾蜍
非洲爪蟾蜍青蛙是科学中最受欢迎的模型两栖动物之一，早期的研究提供了一些最重要和最基本的生物过程的见解。它们的许多基因和发育模式是保守的，使它们成为人类疾病研究的伟大模型。它们最吸引人的特征之一是它们的蛋。青蛙的卵很大，不透明，产量丰富，使它们有用在活的有机体内研究。这些特性使蛙卵成为发育和生物医学研究中最有用的工具。
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| 非洲爪蟾，又称非洲蛙。从图片Holger Krisp． |
青蛙的基因组与人类的基因组具有高度的同步性，因此它们常被用于研究脊椎动物胚胎学和细胞发育。研究青蛙的一个主要资源是《国家》杂志非洲爪蟾蜍资源，一个繁殖设施x光滑的和x tropicalis这是两种最常用的蛙类。（Liu et al.， 2016）.研究青蛙的一些最流行的工具包括卵子移植和微注射。例如，可以对mrna注射进行分析，以了解胚胎发生期间和之后的人类疾病等位基因。Addgene有超过600个含有非洲爪蟾基因的质粒和一个作为工具从Hamdoun实验室在包括非洲爪蟾在内的多种生物体中创造荧光融合。总的来说，科学家在这样一个可控的环境中研究人类疾病相关基因的能力显示了青蛙作为生物医学模型生物是多么重要。
拟南芥
拟南芥是世界上公认的植物模式生物之一。由于其广泛的科学史、高度特征的基因组和广泛的利用，拟南芥为理解植物和作物科学做出了重大贡献。
拟南芥具有许多理想的生物模型的特征:快速发育，大量的后代(产生许多种子)，自受精，一个小但高度特征的基因组，并且易于在实验室环境中保持。什么设置拟南芥除了其他植物模式生物外，它的研究历史是完全发展和确定的(克莱默,2015）.因此，科学界可以使用大量的分子工具，如基因操纵和诱变技术。
拟南芥基因组计划标志着广泛传播的开始拟南芥遗传学研究进展。拟南芥到2000年已经完全测序了吗，成为第一种全基因组测序的植物(Koornneff和Meinke, 2010年）.从那时起，世界各地的科学家开始研究每个基因的功能。一些关键的遗传学研究拟南芥包括了解不同植物物种之间的等位基因变异和影响适应的代谢特性。
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| 拟南芥花。从图片BlueRidgeKitties． |
如果你正在与拟南芥一起工作，请检查GreenGate工具包它允许专为拟南芥设计的易于克隆的结构体．还有一些重要的建议植物的转换以及使用教室里的拟南芥在我们的博客。
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引用:
(2015)。大肠杆菌未被耗尽的潜能。ELife 4。https://doi.org/10.7554/elife.05826
M. M. & Ott . T.(2018)。非洲爪蟾:研究和模拟人类遗传疾病的低估模式生物。生物医学工程学报，29(5)，441 - 446。https://doi.org/10.1159/000490898
吉布斯R，温斯托克G，梅茨克M。et al。挪威褐鼠的基因组序列对哺乳动物进化有深刻的见解。自然428年,493 - 521(2004)。https://doi.org/10.1038/nature02426
陈志强(2009)。老鼠!疾病模型与机制，2(5-6)，206-210。https://doi.org/10.1242/dmm.002733
Idalia V.-M。(2017)。模式生物大肠杆菌及其在生物技术中的应用。在大肠杆菌中-生理学、发病机制和生物技术应用的最新进展。InTech。https://doi.org/10.5772/67306
Koornneef M， & Meinke, D.(2010)。拟南芥作为模式植物的发展。植物学报，61(6)，909-921。https://doi.org/10.1111/j.1365-313x.2009.04086.x
克莱默,(2015)。拟南芥在生态环境中的种植分子功能。ELife 4。https://doi.org/10.7554/elife.06100
赵,刘,l S l . Y。Wang S H。&江j.p.(2016)。两栖动物模式生物研究进展。东吴学研久=动物学研究，37(4)，237-245。https://doi.org/10.13918/j.issn.2095-8137.2016.4.237
麦卡斯克，C.， &加德纳，D. M.(2011)。美西螈再生与衰老模型研究综述。老年医学,57(6),565 - 571。https://doi.org/10.1159/000323761
Modlinska, K.， & Pisula, W.(2020)。挪威鼠，从讨厌的害虫到实验室的宠物。ELife 9。https://doi.org/10.7554/elife.50651
维埃拉，W. A.，威尔斯，K. M. & McCusker, C. D.(2019)。蝾螈再生和衰老模型的研究进展。老年医学,66(3),212 - 222。https://doi.org/10.1159/000504294
C T。,关,郭,J。,刘,B。,,Y。,谢,Z,张C &兴,X.-H。（2018）．聚合CRISPR干扰筛选使细菌基因组规模的功能基因组学研究具有优越的性能。自然通讯,9(1)。https://doi.org/10.1038/s41467-018-04899-x
Yokoyama Maho。(2020年5月28日)。大肠杆菌作为模式生物。News-Medical。于2020年9月18日从https://www.news-medical.net/life-sciences/E-coli-as-a-Model-Organism.aspx．
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