模式生物(Model Organisms)-下

模式生物(Model Organisms)-下
台北市立第一女子高級中學生物科許一懿老師/國立台灣師範大學生命科學系張永達副教授責任編輯

斑馬魚：體長2-4cm的脊椎動物，這種硬骨魚的受精卵在體外發育，而且是透明的，非常方便進行胚胎發育的研究；雖然從受精卵到成體需要2-4個月的時間，斑馬魚早期發育卻進行得相當快速：受精後24小時內，體內組織和器官大多已形成，2天內就會孵化成小魚；斑馬魚的基因組在定序中，估計約有17億個鹼基對，其中許多和發育有關的基因已經被確認，基因和人類基因的相似度很高。2007年初，中國復旦大學的學者轉殖出對水中雌性荷爾蒙敏感的斑馬魚，只要水中雌性激素濃度偏高，斑馬魚的體色就會變綠，是很便利的環境汙染指標；同年，在英國的學者也發表了斑馬魚眼睛的神經幹細胞研究，發現這些幹細胞有助於視網膜神經元的再生，將來可望對人類眼睛退化疾病的治療有所助益。
圖片源自:http://en.wikipedia.org/wiki/File:Zebrafisch.jpg 小鼠：小鼠很早以前就是生物學和藥學中脊椎動物的模式生物，尤其和人類同屬於哺乳動物，其基因組約有30億個鹼基對，基因約為23786個，以同樣的方式來估算基因數目的話，人類的基因總數約為23686個，兩者非常相近。小鼠是目前實驗室中最常用的基因轉殖哺乳動物，經由基因標定(Gene targeting)的基因剔除鼠(Knockout mice)，除了是2007年諾貝爾生理醫學獎得主的實驗材料，還廣泛用於研究人類的各種疾病，未來對於心血管疾病、神經退化疾病、糖尿病和癌症等，能夠提供豐富的資料。

小鼠較不利於研究胚胎發育的過程，一方面是因為小鼠發育需要9個星期，時間較長，另一方面是由於哺乳動物的受精卵在母體內發育，不易觀察，後者可從同為脊椎動物、受精卵卻是體外發育的斑馬魚著手。

圖片源自:http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/f/f2/Lab_mouse_mg_3263.jpg 阿拉伯芥：十字花科的阿拉伯芥是一年生草本，高約20-25cm，廣泛分布於歐、亞、非洲，雖然對於農業毫無貢獻，卻早在1943年便由Friedrich Laibach提出來做為模式生物，是研究開花植物胚胎發育的優良材料，在實驗室中容易培養，子代眾多，生長期只需6個星期，有植物界”果蠅”的地位；和孟德爾的實驗材料豌豆一樣，阿拉伯芥是雌雄同株，方便研究基因遺傳；1986年後，利用T-DNA進行植物基因轉殖的技術成熟，使阿拉伯芥較玉米、菸草等其他模式植物更受歡迎，其基因組含有約1億5千7百萬個基因，在開花植物中算是較小的，因此是第一個被定序的植物，基因的數目則約為27000個。
圖片源自:http://en.wikipedia.org/wiki/File:Arabidopsis_thaliana.jpg 以上這些模式生物的研究結果，許多可用於解釋其他非模式生物的表現，這是因為外表差異極大的各種生物之間，有基本的生命現象表現的通則，這也是演化的證據之一；然而，每一物種畢竟仍有其獨特性，在衍伸應用已知的知識時，仍應將此面向列入考量。

參考資料:
1.陳永松，2004，模式生物-科學發展的幕後英雄，科學發展381：49-53。
2.蔡任圃，2007，模式生物之我思，科學月刊424 ：787-788。
3.Campbell, N.A. & Reece, J.B., 2005 , Biology , Pearson & Benjamin Cummings.
4.Wikipedia, http://en.wikipedia.org/
請參閱 模式生物(Model Organisms)-上、中 閱讀