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什么是模式生物？
在生命科学、人类医药和健康研究领域，实验动物在生命活动中的生理和病理过程，与人类或异种动物都有很多相似之处，并可互为参照，可以用各种方法把一些需要研究的生理或病理活动相对稳定地显现在标准化的实验动物身上，供实验研究之用。这些标准化的实验动物就称之为模式动物。经典的模式生物中植物有拟南芥、水稻动物等，动物有果蝇、线虫、斑马鱼、非洲爪蟾蜍、小鼠、大鼠等。
经典模式生物虽然已广泛用于各种研究之中，但是却也有它们各自的缺陷。那么接下来，我们来盘点9个顶尖的新兴模式生物，来看看它们到底有着怎样不一般的优势呢？
（Jian-Kang Zhu，Shanghai Center for Plant Stress Biology）
极端环境下的农业
随着全球温室效应的加剧、气候变化以及人口的增长，全球粮食产量越来越无法满足人类的需求。预计到2050年全球的粮食产量需要翻番才够，于是培育出能够在极端环境下生长的农作物成为科学家研究的焦点。拟南芥和水稻是目前运用较多的模式植物，然而此两种模式生物在极端环境下生长的研究却不尽人意，科学家发现拟南芥的“亲戚”Thellungiella sp.却脱颖而出，这种植物生命周期短、种子产量高，而且还容易实现转基因操作。未来，科学家将可能利用对这种盐土植物的研究培育出能在极端环境下生长的农作物。
（Jessica Whited，Harvard Medical School）
蝾螈之脚
美西钝口螈又称“六角恐龙”，它们有超强的再生能力——它们的脚断了过后可以再生。经研究发现，在解剖学上它们组织再生与人类的竟然惊人的相似。前几个世纪关于两栖动物再生的研究只是处于宏观水平，但是随着现在生物科技的发展，科学家将利用测序技术和基因编辑技术研究蝾螈再生的关键——“芽胚基”，有望明白为什么哺乳动物包括人类在内的组织再生和这些小小的蝾螈相比却有更高的门槛？
（Andrei Seluanov and Vera Gorbunova，University of Rochester）
真理存在于“裸露”中
裸鼹鼠，和老鼠一般大小却拥有更长的寿命，不仅如此，它们对抗与衰老有关的疾病——比如癌症也技高一筹。传统的模式生物如——大鼠与小鼠的寿命都比较短，也许这拿它们去研究与衰老有关的疾病并不是一个好的选择。选择一个非传统的模式生物去研究可能会遇到各种困难，但是却非常有价值，而且随着RNA干扰技术和CRISPR/Cas9基因编辑技术的日益成熟，科学家们相信研究长寿的模式生物将会为研究带来不小的收益。别忘了，除了裸鼹鼠，我们还可以选择河狸、灰松鼠、北极露脊鲸等去研究呢。
（Masanori Kasahara，Hokkaido University）
远古免疫术
从鲨鱼到人类颌类脊椎动物都进化出了免疫蛋白超家族获得了适应性免疫。然而，七鳃鳗和八目鳗这样的无颌类脊椎动物却拥有能与T细胞与B细胞受体相媲美的可变淋巴细胞受体（variable lymphocyte receptors VLRs）。就拿七鳃鳗来说，它们拥有三种不同的淋巴细胞系：类似于B淋巴细胞的淋巴细胞，类似于αβT细胞的淋巴细胞和类似于γδT细胞的淋巴细胞。颌类脊椎动物和无颌类脊椎动物虽然都有类似的淋巴细胞种类，但是它们却走上了不同的抗原受体进化之路。许多疑问还未解决，对于这两种动物的研究将会在未来的免疫学不小的惊喜。
（Gro V. Amdam，Arizona State University and Norwegian，University of Life Sciences）
蜂群的生活逻辑
蜜蜂不仅仅是勤劳的代言词，同时蜜蜂对于复杂行为的研究非常有价值——比如社会分工，信息交流，决策判断和群体老龄化以及群体免疫。研究它们的学习、记忆、象征性语言行为，对于人们了解社会行为的进化起了极大的作用，它们是人类探索真理的好帮手。
（Nachum Ulanovsky，Weizmann Institute of Science）
纯天然的神经科学
人类在神经科学上取得不小的成果，但是，这些成果都基于简单和高度可控的实验室动物的行为。然而这样基于还原论的研究成果也有它的缺陷，它忽略在真实复杂的自然环境中大脑是如何工作的。所以，科学家们想出了精妙的新招：先去野外采集有用的信息，再拿到实验室来重复试试。蝙蝠，是一种不错的选择，为什么呢？第一，人类对蝙蝠已经有了较为丰富的了解，而且有些种类可以驯养在实验室。第二，蝙蝠的3D成像飞行和超声波导航技能让蝙蝠成为了研究生物导航神经基础的良好范本。第三，精确度毫秒以内的记录仪让研究蝙蝠的声呐系统激活非常方便，最后，研究蝙蝠为验证人类的假想——“所有的动物是相似”是对还是不对的提供了证据。目前关于蝙蝠与其他啮齿类动物的海马体的研究已经引起了关于“所有的动物是相似”观念的争议，那么在未来的神经学研究中，我们对蝙蝠表现拭目以待吧。
（Guoping Feng，MIT）
猴子的大脑：衰老研究的好对象
从啮齿动物获得的关于阿尔兹海默症科学研究在向成果转化差强人意，科学家正在思考是不是应该去寻找更好的模式生物。虽然已经从非类人猿——猕猴和印度灰叶猴取得不错的进展，然而它们的寿命（高达30岁）较长也为研究带来了不便。围绕这个问题，科学家认为寿命较短的倭狐猴可能对研究大脑衰老以及阿尔兹海默症大有裨益。年老的倭狐猴（＞6岁）显示出与年老人类相似的情况——比如白内障、嗅觉失灵、活动能力减弱和意识缺陷。而且，约5%–10%年老的倭狐猴发展出一些退行性行为：社交减弱和生物钟失灵。甚至，还出现了器质性的改变，包括大脑萎缩、胆碱能神经缺失、β-淀粉样蛋白沉淀、Tau累积，这些改变都与阿尔兹海默症病人表现相似。总之倭狐猴可谓是新兴的研究阿尔兹海默症的明星模式生物。
（Anne Brunet，Stanford University）
“年轻”的鱼
非洲齿鲤，一种神奇的物种。生活在津巴布韦和莫桑比克的小池塘里，只会在短暂雨季出现，为了适应这里的自然环境，它们的寿命也相应的缩短，可谓是真正的“年轻”。关于衰老的研究，用无脊椎动物——比如线虫和果蝇，然而这些无脊椎生物却有缺陷：它们缺少骨骼、血液、适应性免疫系统；而有脊椎动物——比如小鼠（寿命2.5年）和斑马鱼（寿命4-5年）的寿命又略长了。在研究衰老方面，而非洲齿鲤，却有着它独特的优势：自然寿命短、繁殖力强、饲养便宜简单、易于基因编辑、与人类衰老表型相似度高。这些种种优点，让非洲齿鲤成为研究衰老的明日之星。
（Daniel Margoliash，University of Chicago）
歌唱家的学习
对于人类来说，语言非常重要，研究语言需要大量研究学习与记忆。最近科学家利用测序技术、分子生物学技术和基因编辑技术对斑胸草雀的基因组进行了研究，未来会有越来越多的精妙实验设计可以利用到鸣禽上。对鸣禽进行脑科学以及学习行为研究相结合为我们深入了解神经生物学打开了一扇窗口。
参考资料：Cell，Volume 163, Issue 1, 24 September 2015, Pages 18-20
