【小鼠大學問】常用模式生物

模式生物是可用于研究與揭示生命體某種具有普遍規(guī)律的生物現(xiàn)象的一類生物。有3大特點：

• 有利于回答研究者關(guān)注的問題，生理特征能夠代表生物界的某一大類群；
• 世代短、子代多、易于在實驗室內(nèi)飼養(yǎng)繁殖、遺傳背景清楚；
• 容易進行實驗操作，特別是遺傳操作以及表型分析

下面我們來看看有哪些經(jīng)典的模式生物：

大腸桿菌 Escherichia coli

原核生物中的大腸桿菌和真菌中的酵母都是大名鼎鼎的模式微生物，天天泡實驗室的你應(yīng)該再熟悉不過了。

大腸桿菌作為外源基因表達的宿主，遺傳背景清楚，技術(shù)操作與培養(yǎng)條件簡單，是應(yīng)用最廣泛、最成功的表達體系。大腸桿菌對于分子生物學的發(fā)展有巨大的貢獻，人們使用大腸桿菌發(fā)現(xiàn)了遺傳物質(zhì)是DNA，解析了氨基酸密碼子、DNA半保留復(fù)制機制和基因的表達調(diào)控等重要的機制。酵母基因與高等真核生物基因具有同源性，人們利用酵母菌發(fā)現(xiàn)了真核細胞周期調(diào)控機制。

可以說微小的它們推動了生物技術(shù)、微生物學、分子生物學、生物信息學的巨大發(fā)展。

擬南芥 Arabidopsis thaliana

十字花科植物。擬南芥是自花受粉植物，其基因組在高等植物中算是很小的（大約為 12500 萬堿基對和 5 對染色體），基因高度純合，用理化因素處理突變率很高，容易獲得各種代謝功能的缺陷型，是進行遺傳學研究的好材料，被科學家譽為“植物中的果蠅”。

來源：DOI: 10.7554/eLife.06100

線蟲 Caenorhabditis elegans

無脊椎動物中的秀麗隱桿線蟲，是一種食細菌的線性動物，其體長度 1mm，通身透明，主要以雌雄同體方式存在，體細胞數(shù)目恒定，特定細胞位置固定，是目前唯一一個身體中每一個細胞都能被溯源的生物。

自 1965 年起，科學家 Sydney Brenner 將線蟲引入分子生物學和發(fā)育生物學研究領(lǐng)域。1983 年完成線蟲從受精卵到成體的細胞譜系，是發(fā)育生物學史上具有里程碑性的工作，隨后線蟲在胚胎發(fā)育、性別決定、細胞凋亡、行為與神經(jīng)生物學等方面研究中得到廣泛應(yīng)用，也是是衰老和壽命研究中最重要的模式生物。

來源：socmucimm.org

果蠅 Drosophila melanogaster

昆蟲綱的黑腹果蠅繁殖迅速、多產(chǎn)、染色體數(shù)量少（僅4對）、易于進行基因定位與操作、容易誘導明顯的突變表型。在發(fā)育生物學研究方面，早在 1900 年哈佛大學的教授 William Ernest Castle 就首次將果蠅用作胚胎研究的對象。1908 年， Thomas Hunt Morgan 開始在實驗室內(nèi)培育果蠅并對它進行系統(tǒng)的研究。

科學家不僅用果蠅證實了孟德爾定律，而且發(fā)現(xiàn)了果蠅白眼突變的性連鎖遺傳，提出了基因在染色體上直線排列以及連鎖交換定律。Morgan 1933 年因此被授予諾貝爾獎。果蠅的基因組測序于 2000 年完成，是研究遺傳和發(fā)育的重要模式動物。

來源：The Berg Lab, washington.edu

斑馬魚 Danio rerio

魚綱的斑馬魚。具有繁殖能力強、體外受精和發(fā)育、胚胎透明、性成熟周期短、個體小易養(yǎng)殖等諸多特點，是進行胚胎發(fā)育機理研究、基因功能研究、疾病發(fā)病機制研究的理想選擇。

來源：yourgenome.org

小鼠 Mus musculus

壓軸登場的自然是小鼠啦！

由于個體小、溫順、容易飼養(yǎng)，具有和人類相似的發(fā)育過程和組織解剖結(jié)構(gòu)等特點，最早從 17 世紀小鼠就開始被用于解剖學和動物實驗。經(jīng)長期人工飼養(yǎng)選擇培育，現(xiàn)已育成千余個獨立的遠交群和近交系，小鼠已成為解析人類基因功能、研究人類疾病最重要的模式生物，是當今世界上研究最詳盡的哺乳類實驗動物。此外，小鼠基因與人類基因高度同源，99%的人類基因在小鼠基因組中能找到相應(yīng)的基因。

現(xiàn)代實驗小鼠常用的種是小家鼠（Mus musculus），屬于哺乳動物綱（Mammalia）、嚙齒目（Rodentia）、鼠科（Muridae）、小鼠屬（Mus）。小鼠性情溫順，但性成熟的非同窩雄性鼠易互斗；雌鼠性成熟為 35-50 日齡，雄性為 45-60 日齡；壽命為 2-3 年。雌鼠性周期為 4-5 天，妊娠期 19-21 天，哺乳期 20-22 天，每胎產(chǎn)仔數(shù)為 8-15 頭，一年產(chǎn)仔胎數(shù) 6-10 胎，屬全年、多發(fā)情性動物，生育期一般為 1 年。

由于近交系小鼠具有遺傳背景均一、實驗結(jié)果一致性好的優(yōu)點，在使用小鼠作為我們研究基因功能或疾病機制的實驗動物時，近交系小鼠往往是我們的首選。

常用的近交系小鼠有：

C57BL/6J

C57BL/6J 也叫 B6、B6J、Black 6 或 C57 Black，是使用最為廣泛的近交系小鼠，也是第一個完成基因組測序的品系。

來源：jax.org

C57BL/6J 近交系小鼠由 Clarence Cook Little 博士通過將 57 號雌鼠與 52 號雄鼠交配獲得，毛色為黑色。自發(fā)腫瘤較少，乳腺腫瘤自發(fā)率很低；對放射物耐受力中等；補體活性高；抗聽源性驚厥；骨密度較低；隨年齡增長會發(fā)生聽力障礙；高脂飲食誘導后易有肥胖表型、易發(fā)生 2 型糖尿病以及動脈粥樣硬化；小眼瞼炎及其他相關(guān)眼睛異常發(fā)生率高；有過度理毛行為，導致脫毛；偏好酒精和嗎啡；咬合錯位和腦積水發(fā)生率較高。

C57BL/6J 是目前最常用的基因工程小鼠模型、人類疾病小鼠模型、自發(fā)或誘導突變品系的遺傳背景，用于心血管生物學，發(fā)育生物學，糖尿病和肥胖，遺傳學，免疫學，神經(jīng)生物學和感覺神經(jīng)研究。

BALB/c

BALB/c 小鼠毛色為白色，被大家熟知主要是由于其在單克隆抗體與免疫學研究中的貢獻。BALB/c 小鼠對實驗性自身免疫性腦脊髓炎（EAE）和實驗性過敏性睪丸炎（EAO）具有抗性。對放射線極為敏感。乳腺癌發(fā)病率低，但隨著年齡增長，患其他癌癥（如肺癌和腎癌）的幾率大為增加。有一定數(shù)量的卵巢、腎上腺和肺部腫瘤、白血病的發(fā)生。

FVB

FVB 小鼠，毛色白色，起源于 Swiss 小鼠，1966 年起開始選育，在接種白日咳疫苗后，其中一系 HSFS/N 對組胺敏感。到 70 年代初 HSFS/N 系第 8 代中，發(fā)現(xiàn)攜帶Fv1b等位基因的小鼠對 B 型 Friend 白血病毒敏感，后將這些小鼠育成 Fv1b 同型合子近交系，故稱 FVB。由于 FVB 小鼠受精卵中的原核突出顯著且生產(chǎn)性能好、產(chǎn)仔數(shù)大，常用于轉(zhuǎn)基因顯微注射。FVB 小鼠自發(fā)腫瘤率低，但化學誘導易發(fā)鱗狀細胞癌。