Living Laboratories: สิ่งมีชีวิตแบบจำลองวิทยาศาสตร์ขั้นสูงอย่างไร

การสืบทอดทางพันธุกรรมเกิดขึ้นได้อย่างไร? เซลล์เติบโตและแบ่งแยกได้อย่างไร? สมองของเราทำงานอย่างไร? อะไรเป็นแรงผลักดันให้การกิน, นอนหลับ, การรุกรานและพฤติกรรมของมนุษย์อื่น ๆ ?

เนื่องจากหลักการปฏิบัติการขั้นพื้นฐานเกือบจะเหมือนกันในทุกสิ่งมีชีวิตการศึกษาที่เกี่ยวข้องกับสิ่งมีชีวิตแบบจำลอง - จุลินทรีย์เชื้อราพืชและสัตว์ - สามารถสอนเราเกี่ยวกับกระบวนการทางชีวภาพในผู้คนและให้ข้อมูลเชิงลึกเกี่ยวกับคำถามพื้นฐานเหล่านี้ จากอะมีบาถึง zebrafish การวิจัยโดยใช้สิ่งมีชีวิตแบบจำลอง - ส่วนใหญ่ได้รับทุนจากสถาบันสุขภาพแห่งชาติ - ยังคงนำไปสู่วิธีการใหม่ในการรักษาสุขภาพและวินิจฉัยและรักษาโรค

ด้านล่างพบกับสิ่งมีชีวิตที่ได้รับความนิยมมากที่สุดห้าอย่างของวิทยาศาสตร์

1.อีโคไล(แบคทีเรีย)

อีโคไลมีชื่อเสียงในการเชื่อมโยงกับเนื้อวัวและอาหารอื่น ๆ แต่สำหรับนักวิทยาศาสตร์อีโคไลเป็นสิ่งมีชีวิตที่สำคัญที่ช่วยค้นพบกระบวนการพื้นฐานของเซลล์หลายอย่าง นักวิทยาศาสตร์ได้จัดลำดับอีโคไลจีโนมเพื่อทำความเข้าใจความแตกต่างทางพันธุกรรมระหว่างแบคทีเรียที่เป็นประโยชน์และเป็นอันตราย การศึกษาอื่น ๆ มุ่งเน้นไปที่การเผาผลาญและการแสดงออกของยีนซึ่งอาจเปิดเผยวิธีการใหม่ในการรักษาโรคติดเชื้อแบคทีเรียและโรคของมนุษย์

“ เมื่อเราเข้าใจชีววิทยาของ*พวกเขาแสดงความเย็น*เราจะเข้าใจชีววิทยาของช้าง "Jacques Monod ผู้ได้รับรางวัลโนเบลฝรั่งเศสกล่าวว่าแผนที่โปรตีนพื้นผิวช่วยให้นักวิจัยเข้าใจองค์กรโปรตีนและการส่งสัญญาณเซลล์ได้ดีขึ้น(เครดิตภาพ: Derek Greenfield และ Ann McEvoy, University of California, Berkeley)

2.Dictyostelium discoideum(แม่พิมพ์เมือก)

แม้ว่าเราอาจไม่ได้มีลักษณะเหมือนกันกับแม่พิมพ์เมือก แต่นักวิทยาศาสตร์ได้ค้นพบว่ายีนจำนวนมากเป็นสำเนาของเราเอง เนื่องจากคุณสมบัติและความสามารถที่ผิดปกติในการอยู่คนเดียวหรือในกลุ่มนักวิจัยเมือกเมือกนักวิจัยที่ศึกษาการแบ่งเซลล์การเคลื่อนไหวและแง่มุมต่าง ๆ ของการพัฒนาอวัยวะและเนื้อเยื่อ

รับการค้นพบที่น่าสนใจที่สุดในโลกที่ส่งตรงไปยังกล่องจดหมายของคุณ

ผลของ*Dictyostelium discoideum*- กลุ่ม 100,000 มีขนาดประมาณเม็ดทราย(เครดิตภาพ: Rex Chisholm, Northwestern University.)

3.Neurospora Crassa(แม่พิมพ์ขนมปัง)

มีเหตุผลที่ผู้คนล้อเล่นเกี่ยวกับการใช้ขนมปังปั้นเป็นการทดลองทางวิทยาศาสตร์ นักวิจัยหลายพันคนศึกษาแม่พิมพ์ทั่วไปNeurosporaเพื่อตอบคำถามเกี่ยวกับวิธีการที่สปีชีส์เกิดขึ้นและปรับตัวรวมถึงวิธีที่เซลล์และเนื้อเยื่อเปลี่ยนรูปร่างในสภาพแวดล้อมที่แตกต่างกัน เนื่องจากNeurosporaผลิตสปอร์ในรอบ 24 ชั่วโมงนอกจากนี้ยังมีประโยชน์สำหรับการทำความเข้าใจนาฬิกาชีวภาพ-

แม่พิมพ์ขนมปัง*Neurospora Crassa*เป็นสิ่งมีชีวิตที่สำคัญทางประวัติศาสตร์(เครดิตภาพ: Namboori B. Raju, Stanford University.)

4.Saccharomyces cerevisiae(ยีสต์)

ยีสต์ที่ใช้โดยคนทำขนมปังและผู้ผลิตเบียร์เป็นเครื่องมือที่ขาดไม่ได้สำหรับนักวิทยาศาสตร์ เชื้อรา (ไม่ใช่พืชไม่ใช่สัตว์ แต่เกี่ยวข้องกับทั้งคู่) และยูคาริโอต (สิ่งมีชีวิต "สูงกว่า" ที่มีนิวเคลียสป้องกันที่มีการจัดระเบียบที่ถือโครโมโซม) ยีสต์ได้รักตัวเองกับนักวิจัยส่วนหนึ่ง ด้วยความสะดวกนั้นการทดลองกับยีสต์ได้สอนเราเกี่ยวกับวิธีการทำงานของยีนของสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมและสิ่งที่เกิดขึ้นเมื่อพวกเขาไม่ทำงานชี้แจงว่ายีนเปิดหรือปิดและอธิบายว่าเซลล์ที่มียีนเดียวกันนั้นแตกต่างจากกันอย่างไร การศึกษายีสต์ยังช่วยให้นักวิทยาศาสตร์แยกแยะลำดับเหตุการณ์ที่เป็นระเบียบซึ่งเซลล์แบ่งออกเป็นระเบียบ ข้อมูลดังกล่าวได้รับประโยชน์จากผู้คนหลายล้านคนเนื่องจากยาเสพติดมะเร็งจำนวนมากรบกวนวัฏจักรเซลล์เดียวกัน

ภาพรวมนี้ถ่ายด้วยกล้องจุลทรรศน์ X-ray แสดงด้านในของเซลล์ยีสต์ทั้งตัวแช่แข็งอย่างรวดเร็วขณะที่มันตาก่อนที่จะแบ่งออกเป็นสอง การเห็นส่วนต่าง ๆ ของเซลล์ที่ถูกจับในการปฏิบัติช่วยให้นักวิทยาศาสตร์ศึกษาโครงสร้างที่ซับซ้อนและวิธีการที่โมเลกุลเคลื่อนที่อยู่ภายใน(เครดิตภาพ: Carolyn Larabell, มหาวิทยาลัยแห่งแคลิฟอร์เนีย, ซานฟรานซิสโกและห้องปฏิบัติการแห่งชาติลอเรนซ์เบิร์กลีย์)

5.Arabidopsis thaliana(โรงงานมัสตาร์ด)

โรงงานดอกเล็ก ๆ ที่เกี่ยวข้องกับกะหล่ำปลีและมัสตาร์ดArabidopsis- รูปแบบที่ได้รับความนิยมมากที่สุดสำหรับการศึกษาพันธุศาสตร์พืช - ดึงดูดนักชีววิทยาเพราะ Ithas เกือบทั้งหมดของยีนเดียวกันกับพืชดอกอื่น ๆ และมี DNA ค่อนข้างน้อยที่ไม่ได้เข้ารหัสโปรตีน นอกจากนี้ยังเติบโตอย่างรวดเร็วเปลี่ยนจากเมล็ดสู่พืชที่โตเต็มที่ในเวลาเพียง 6 สัปดาห์ เพราะเซลล์พืชและชิ้นส่วนเซลล์สื่อสารกันในลักษณะเดียวกับที่เซลล์ของมนุษย์ทำArabidopsisและพืชอื่น ๆ สร้างแบบจำลองที่ดีสำหรับโรคทางพันธุกรรมที่มีผลต่อการสื่อสารของเซลล์เช่นโรคปอดเรื้อรังโรคฮันติงตันและโรค X ที่เปราะบาง

นี้*Arabidopsis*ตัวอ่อนเริ่มโพลาไรซ์เพื่อให้ครึ่งบนของมันจะก่อตัวขึ้นและครึ่งล่างจะส่งรากออกมา ข้อผิดพลาดใด ๆ ในแผนเตรียมการอย่างระมัดระวังสามารถนำไปสู่ข้อบกพร่องที่สำคัญในโรงงาน เนื่องจากมนุษย์และสัตว์มีเครือข่ายยีนที่คล้ายกันที่ประสานงานการพัฒนาการศึกษาขั้วดังกล่าวสามารถช่วยให้เราเข้าใจการพัฒนามนุษย์ได้ดีขึ้น(เครดิตภาพ: Zachery R. Smith, Jeff Long Lab ที่สถาบัน Salk เพื่อการศึกษาทางชีวภาพ)

อ่านเพิ่มเติม:

บทความเกี่ยวกับวิทยาศาสตร์เพื่อชีวิตนี้จัดทำขึ้นเพื่อ LiveScience โดยร่วมมือกับสถาบันวิทยาศาสตร์การแพทย์ทั่วไปแห่งชาติส่วนหนึ่งของสถาบันสุขภาพแห่งชาติ-

相關貼文