Топ-модели биологии
Модельные организмы – важные участники процесса научного познания. Самые удобные из них стали настоящими звездами в институтах и лабораториях мира – давайте с ними познакомимся.
Для кого-то модель – это профессия, но в науке так называют любую систему, с помощью которой можно изучить другую систему. Биологи используют модельные организмы для поиска общих свойств и механизмов, характерных для целых групп, а иногда – и для всего живого. Такой подход известен с незапамятной древности: эксперименты на животных ставил еще Аристотель. А французский химик Антуан Лавуазье использовал морских свинок, чтобы показать, что кислородное дыхание – это тот же процесс окисления, что и горение. К началу 20 в. морские свинки сделались настолько популярными среди ученых, что их название стало синонимом слова «подопытное животное».
Сегодня морские свинки используются уже далеко не так часто, вытесненные более удобными моделями – мышами и крысами. Подходящий на эту роль вид должен быть максимально неприхотлив и прост для выращивания и содержания в лаборатории. Желательно, чтобы организм рос и созревал быстро, сменяя поколение за поколением, а его применение не вызывало особых этических сложностей. Он должен быть хорошо изучен и легок в манипуляциях. И, конечно, существо, которое хочет стать моделью, должно подходить для изучения той самой системы, которую мы ей заменяем.
Модель: Лотос.
Особенности: В корневых клубочках содержит бактерии, помогающие улавливать и использовать азот из воздуха.
Области применения: Симбиотические отношения растений и азотфиксирующих бактерий.
Ученые нашли десятки организмов, служащих моделями для изучения разных биологических явлений и процессов. Грызуны голые землекопы помогают исследовать старение и механизмы защиты от опухолей, бактерии-экстремофилы Thermus thermophilis – устойчивость к тепловому шоку, аксолотли – регенерацию тканей. Но исторически нашлись организмы, подходящие на эту роль больше других. Этих существ можно найти если не в любой лаборатории, то наверняка в любом университете или институте на Земле: здесь они популярны, как топ-модели, лучшие в своем классе.
Топ-модель: домовая мышь (Mus musculus).
Области применения: медицина, онкология и фармакология, поведение и нейрофизиология.
Первое задокументированное использование лабораторных мышей встречается в работах Роберта Гука, который в середине 18 в. исследовал на них влияние давления на циркуляцию крови. Сегодня это – самая популярная модель из всех позвоночных: только в США, по разным оценкам, в год используется от 10 до 25 миллионов мышей. Они исключительно удобны хотя бы потому, что уже дней через 10 с момента рождения становятся полностью половозрелы и способны дать новое потомство. В нормальных условиях мыши воспроизводятся каждые три недели, позволяя быстро менять поколение за поколением.