本年 4 月，搭载六条斑马鱼的神舟二十号干预天外，抵达中国空间站，关联科学推行防御运转。

空间失重给宇航员的心血管系统、骨骼系统帅来多种潜在风险，失重性骨丢失（指骨组织在微重力条目下发生的骨量减少和骨密度裁减等）及心肌重塑（指腹黑在结构或功能上对环境变化作出的妥贴性或病感性重构）是制约东谈主类开展深空探索的迫切医学问题之一。这六条斑马鱼将匡助科学家辩论失重环境下的骨丢构怨心肌重塑机制。动作与东谈主类基因组同样度高达 70%~80% 的模式生物，斑马鱼在这次的迫切辩论中饰演了关键脚色。

这次参与推行的斑马鱼在微型受控推行单位内活动 图片开端：华南理工大学

那么，除了斑马鱼，还有哪些生物也成为了科学探索的"代表"？为什么它们能被选中？又带来了哪些迫切发现呢？

什么是模式生物？

在生命科学辩论中，科学家们常常无法奏凯在东谈主体或复杂生态系统中开展推行。为了揭示生物基本国法，探索生命表象的骨子，就需要遴荐一些代表性强、推行操作方便的生物体。这些被粗俗应用于科学辩论，好像为吞并其他生物（尤其是东谈主类）提供广阔性参考的生物体，就被称为模式生物。

常用的模式生物 图片开端：作家使用 AI 生成

模式生物具有一系列理念念特质：体积小、生息快、生命周期短、基因组了了、易于开展遗传关联的操作，且生物学特质与辩论对象具有一定进程的同样性。通过辩论这些生物，科学家们不错在相对可控、可访佛的条目下，深入分析基因功能、发育机制、疾病成因等生命科学关键问题。

常用的模式生物有哪些？

跟着生命科学辩论的不停深入，不同领域的科学家凭据各自辩论诡计，冉冉诞生起了一套万般化的模式生物体系。这些生物在遗传学、发育生物学、神经科学等领域进展了不能替代的作用。以下是现时最常用的一些模式生物：

果蝇（Drosophila melanogaster）：体型小、生息快、遗传配景了了，是辩论遗传国法和发育历程的经典模子。科学家摩尔根恰是哄骗果蝇，初度阐述了基因位于染色体上。

小鼠（Mus musculus）：与东谈主类基因组高度同样，且易于进行基因敲除和转基因操作。粗俗应用于肿瘤学、免疫学、神经科学及代谢疾病辩论，是哺乳动物中最迫切的模式动物之一。

线虫（Caenorhabditis elegans）：体透明、细胞数量固定，合适跟踪细胞发育和示寂历程。通过对线虫的辩论，科学家揭示出轮番性细胞示寂（Apoptosis）的分子机制。

斑马鱼（Danio rerio）：胚胎发育历程透明可见，且生息量大，适用于辩论器官发育、心血管疾病及药物筛选，频年来在空间生物学领域也得到粗俗应用。

酵母（Saccharomyces cerevisiae）：单细胞真核生物，生命周期短，是辩论细胞周期、基因抒发调控及基础代谢机制的关键模子。关联辩论屡次赢得诺贝尔奖。

拟南芥（Arabidopsis thaliana）：体型小、生命周期短、基因组小且已完成测序，是植物生物学、基因调控与环境反馈辩论的首选模式植物。

水稻（Oryza sativa）：巨匠迫切的食粮作物，同期亦然植物功能基因组辩论的迫切模子，为作物纠正与农业生物本领发展提供了丰富的辩论资源。

玉米（Zea   mays）：具有复杂的遗传特质和大型基因组，常用于辩论遗传变异、基因互作及作物育种机制。

通过这些模式生物，科学家们不错在推行室条目下模拟和探索东谈主类相配他物种的生命表象，从而加快表面发现与本领改进。

这些生物为什么被选为模式生物？

在万般的生物中，被选为模式生物的仅是小数数。它们之是以脱颖而出，既源于当然特质，也收成于永久科学膨胀的筛选与积聚。讲求来看，模式生物频繁具备以下几个中枢上风：

1

推行便利性高

模式生物广阔体型工致、繁衍条目绵薄、老本便宜，便于在推行室大规模饲养与不雅察。举例，果蝇和线虫不错在极短时辰内生息多量个体，显贵进步推行遵循。

2

生命周期短

快速的生命周期意味着不错在短时辰内不雅察到多个世代的遗传变异与表型变化。这为辩论遗传学国法、突变效应及发育历程提供了极大的便利。举例，斑马鱼从受精到形态发育完成仅需数天，成为理念念的发育生物学模子。

3

基因组小且信息完好

模式生物的基因组频繁较小，且大多仍是被完好测序。比如，拟南芥是最早完成基因组测序的植物之一，小鼠也已被发现与东谈主类基因组具有高度同源性。这使得辩论者好像在相应的模式生物身上细巧目位基因功能，开展基因裁剪和系统生物学分析。

4

易于进行与遗传关联的操作

模式生物频繁具备高度熟谙的遗传学用具，举例小鼠的基因敲除本领、斑马鱼的 CRISPR-Cas9 基因裁剪系统。通过对特定基因的操控，科学家不错模拟疾病、筛选药物靶点，以至探索基因调控鸠合的秘要。

5

与东谈主类具有生物学同样性

尽管物种不同，但模式生物的许多基本生物学历程和东谈主类齐显贵足下。举例，线虫体内的细胞凋一火机制与东谈主类高度同样，小鼠的免疫系统也能在一定进程上模拟东谈主类的免疫反应。这种生物学同样性使得模式生物成为吞并复杂生命表象、探索疾病机理的迫切桥梁。

借助模式生物开展的

经典辩论有什么？

模式生物之是以在科学史上占据迫切地位，源于它们也曾匡助东谈主类揭示了生命的基本国法。以下是几种具有代表性的基于模式生物的迫切科学发现。

20 世纪初，托马斯 · 亨特 · 摩尔根（Thomas Hunt Morgan）哄骗果蝇开展遗传学辩论，通过跟踪果蝇眼睛口头等可见性状的遗传国法，初度施展注解了基因是以线性形状陈列在染色体上的。这一发现奠定了当代遗传学的基础，他也因此赢得 1933 年诺贝尔生理学或医学奖。

动作哺乳动物中的典型模式生物，小鼠因其基因组与东谈主类高度同样，被粗俗用于疾病模子诞生。尽头是在癌症和免疫疾病辩论领域，通过基因敲除小鼠模子，科学家发现了如 p53 肿瘤扼制基因等关键分子，大幅鼓动了肿瘤发盼愿制和休养战术的吞并与发展。

线虫以其细胞数量固定、体透明等特质，成为发育生物学的迫切模子。悉尼 · 布伦纳（Sydney Brenner）、约翰 · 苏尔斯顿（John Sulston）和罗伯特 · 霍维茨（Robert Horvitz）通过辩论线虫，初度揭示了轮番性细胞示寂（Apoptosis）的分子机制。这一后果不仅赢得 2002 年诺贝尔生理学或医学奖，也为后续肿瘤、神经退行性疾病等领域的辩论提供了迫切基础。

2002 年诺贝尔生理学或医学奖赢得者 图片开端：Nobelprize.org

为什么越来越多科学家

建议多模式生物联用？

在早期生命科学辩论中，单一模式生物已能解答许多基础问题。但是，跟着辩论深入，科学家渐渐意识到，生命表象的复杂性远超预期，仅依赖一种模式生物常常难以全面揭示生物机制。因此，多模式生物联用，正成为当代生物医学和生命科学辩论的迫切趋势。

不同模式生物诚然各具上风，但也不能幸免地存在各自的局限。举例，果蝇合适遗传筛选，却难以模拟哺乳动物免疫系统；小鼠可用于肿瘤辩论，但在部分心经发育历程上与东谈主类存在互异。因此，单一物种很难障翳所有辩论需求。

许多生命表象，如神经系统发育、免疫调控、代谢疾病机制等，波及多档次的生理与分子鸠合。通过在不同模式生物中访佛考据，不错摈斥物种特异性影响，增强辩论论断的粗俗适用性和真确度。举例，某基因突变导致的细胞凋一火表象，若能对线虫、小鼠和斑马鱼齐进行不雅察并得出论断，其生物学兴味将更具广阔性。

在今天的生命科学辩论中，不同的模式生物不再是沉寂孤身一人应用，而是组成了互为补充、互相考据的辩论体系。科学家们正通过这种"多模式联用"的战术，勤勉在纷纷复杂的生命谜题中，找到愈加准确而真切的谜底。

结语

从大地推行室到远大天外，模式生物一直是东谈主类探索生命秘要的迫切桥梁。它们以本人的特质，鼓动着遗传学、发育生物学、神经科学、医学与农业等领域的飞快发展。

但是，生命的复杂性远超任何单一物种所能承载的范围。正因如斯，科学家们正不停丰富模式生物的体系，联用多种模子，勤勉通过对不同模式生物的辩论尽可能归附生命的全貌，并在此基础上，破解更多科学艰难及生命秘要。

操办制作

出品丨科普中国

作家丨 Denovo 团队

监制丨中国科普博览

责编丨一诺

审校丨徐来、林林

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