ショウジョウバエは、最初の真のモデル生物でした。それ以来、他の多くの動物、植物、微生物がモデル生物の科学的動物群に追加されました.
実験の設計には、多大な配慮と正確さが必要です。数学、物理学、化学などの分野では、実験の設計には研究対象の主題のみが必要です。この主題は苦痛を感じたり、行われていることに異議を唱えたりせず、サンプルごとに劇的に変化することもありません (ここでは、量子物理学の奇妙な世界を無視しています。その規模で起こっています)。
ここで、生物学の実験が深刻な障害にぶつかります。
生物学の主題は生命です。生命はどこにでもありますが、実験するのは難しいことで有名です。あらゆる種類の生命は不可解なほど異なって見えます。
陸上には、葉のある植物、6 本足の昆虫、羽毛のある鳥、ずるずる蛇、歩く哺乳類がいます。海では、生命はさらに奇妙な形をとります。ミクロの世界は単純であると同時に奇妙でもあります。何年もの間、科学者たちは、普遍的な規則に従わないように見えるこの生命を研究するという見通しに困惑してきました.
モデル生物を使用することは、科学者が常に使用する戦略ではありませんでした。以前は、簡単に入手できる動物なら何でも実験に使用されていました。 (写真提供:unoL/Shutterstock)
この多様性をよりよく理解できるようにするために、科学者は生命の代表者を選び始めました。彼らは、実験可能な生物を1つ選び、その結果は他の同様の生命体にも多かれ少なかれ当てはまるだろうと述べました.これは文章にすると簡単に思えますが、科学が地球全体にあふれる生命を研究する方法を本当に理解するには、しばらく時間がかかりました.
最初のモデル生物
多くの歴史的軌跡と同様に、これは古代ギリシャ人から始まります。アリストテレスとエラシストラトスは、さまざまな動物を解剖することで、動物種間の解剖学的な違いを発見しました。どの動物を選ぶか、どの側面を研究するかについての裁量権はありませんでした。
科学の男性 (残念ながら、当時は通常男性だったので) は、おもちゃを無差別にいじくり回して裏返しに見える小さな子供のようなものでした.
強力なヒポクラテスやガレノスのような医師は、死体を扱い、さまざまな病気を持つ人間を研究して、人間の状態についてさらに学びました。彼らは、現代医学への道を開くことになる彼らの観察に関する記念碑的な論文を書きました.
しかし、人体実験は簡単ではありませんでした。倫理的には、死体の解剖を行うことは嫌われ（科学者が墓掘り人から不法に死体を購入するように導きました）、生きた解剖を行うことは冒涜的でした。人間の形を研究するために、多くの人は当時利用できた家畜を使用することに頼らなければなりませんでした.
ありがたいことに、ゆっくりとではあるが着実な変化が生物学的研究に起こった. 1700 年代と 1800 年代に、科学者は特定の生物について実験を行い始めました。 Antoine Lavoisier はモルモットを使って、呼吸が食物の燃焼の一種であることを証明しました。羊 (炭疽菌を含む) は、ルイ パスツールが病気の細菌説を定式化するのに好んだ動物でした。
19 世紀の変わり目に、エンドウ豆の遺伝に関するグレゴール メンデルの素晴らしい研究が再発見された後、科学者たちは積極的にモデル生物を探す旅を始めました。メンデルは、どの植物でテストを行うかを慎重に検討し、その理由を詳細に説明しました。メンデルの研究と顕微鏡下での世界への熱心な調査により、科学者は意図せずに、彼らが取り組んでいた生命についてより注意深く考えるようになりました.
トーマス・モーガン・ハントの一般的なショウジョウバエを使用した研究は、ノーベル賞を受賞し、そのフライをスーパースターにしました (写真提供:パブリック ドメイン/ウィキメディア コモンズ)
生物学で使用される一般的なモデル生物のリスト
研究に使用されている動物の種類は膨大でした。アイデア生物は、研究室で簡単に入手でき、居住可能であり、比較的扱いやすく、（可能であれば）安価でした。より大きな動物界 (さらには生物界) の例として、1 つの生物に関する研究を体系化するための協調的な取り組みはありませんでした。
この質問は、特定の答えを提供するのに役立つ可能性のある特定の生物の使用を導くことがよくありました。げっ歯類、犬、ニワトリなど、一部の動物は他の動物よりも頻繁に使用されました。
ショウジョウバエ - キイロショウジョウバエキイロショウジョウバエ
トーマス・ハント・モーガンが 1906 年頃に一般的なショウジョウバエの研究を始めたとき、これはすべて変わりました.
モーガンは、メンデル遺伝の新しい分野と遺伝の染色体理論を調査する目的で、コロンビア大学で働いていました。彼はマウスを使って毛色を観察しようとしましたが、得られた結果に満足できませんでした。どういうわけか（同僚が勧めたと言う人もいます）、モーガンはショウジョウバエに出くわしました。彼は細心の注意と正確さでこれらのハエを繁殖させ始めました。彼は、白い目のミュータントが頭を上げる前に、このプロジェクトに 2 年間取り組みました。
これらの突然変異体は、ブリーダーを有名にしただけでなく、自分の種を高めました. キイロショウジョウバエ すぐに、遺伝学を研究しようとする実験研究者の定番になりました。それは小さく、繁殖と維持が容易であり、その変異の多くは特別な装置なしで観察することで見ることができました.
ショウジョウバエは、遺伝学の分野だけでなく、神経科学や発生生物学の分野でも多くのノーベル賞を受賞しています。 ショウジョウバエの突然変異体 いたるところにあり、科学者はこのハエを十分に得ることができなかったようです.
キイロショウジョウバエ 最初の真のモデル生物と見なすことができます。 (写真提供:Sanjay Acharya/Wikimedia Commons)
ショウジョウバエ モデル生物ギャングの中で最も注目されている。 ショウジョウバエのすぐ後 、科学者は、他のモデル生物を見つけて使用するために、より協調的な努力をし始めました.これにより、生物学の基礎に関する研究を、科学的調査の他のどの期間よりも速く進めることができます。
Caenorhabditis elegans または C.エレガンス
Caenorhabditis elegans と呼ばれる 959 個の体細胞 (非性細胞) を持つ 1 mm の小さな線虫 科学者は細胞がどのように死ぬかについて理解するようになりました。今日、小さくて繁殖力が高く、飼育も容易なこの動物は、研究者が神経系、老化、死を調査するのに役立っています。
げっ歯類
檻の中で走り回る有名な実験用ネズミは、あらゆる種類の研究に使用されてきました。マウスとげっ歯類全般は、恐怖や魅力などの行動を調査するのに非常に役立ちました.
マウスはまた、遺伝的に人間と多くの共通点があります。これにより、人間の臨床試験段階に入る前に、薬物やワクチンをテストするための優れた動物モデルになります.
大腸菌
小規模では、酵母とバクテリア 大腸菌 (別名 E.coli ) は、より細胞および分子レベルで質問に答えています。
シロイヌナズナ とうもろこし
植物 シロイヌナズナ トランスポゾンを発見したバーバラ・マクリントックがトウモロコシを使用したことで有名ですが、植物分子遺伝学の代表的な存在となっています。
名誉ある言及
心臓が黄色の卵黄で鼓動するニワトリの胚は、単一の細胞がどのようにして生きた呼吸するニワトリになるかを探り、神経系や動物の行動を研究する際に人気が高まっているゼブラフィッシュも新たに追加されました。
個々の細胞株は、自然界で起こる奇妙で奇妙な出来事のいくつかを完全に説明することはできません.頭足類 (イカ、タコ、オウムガイ) は複雑で興味深い神経系を持っており、ニューロンを理解するためにさらに詳しく研究することができます。ハワイのボブテイル イカは発光バクテリアと共生関係にあり、非常に大きな脳を持っています (少なくとも体の大きさの割には)。
プラナリアのワーム、サンショウウオ、アホロートルは、まだ初期段階にある研究領域である体の部分を再生できます。ゲノム配列決定のコストが下がり、CRISPR のような技術により、従来とは異なる生物を使用して、より深く、より啓発的な方法で研究することが可能になりました!
これらの生物のそれぞれは、世界中の専門家によって熱心に研究され、説明されてきました。それらのゲノムは解明されており、ライフサイクルが注目されています。すべてのトリックとヒントが発見されており、科学者はこれまでにないほど自由に仕事を創造することができます.
ウニは発生学の研究に使用されました。 (写真提供:A. Mertens/Shutterstock)
結論:
多くの研究者はいまだに動物、植物、微生物を使って答えを見つけていますが、焦点は iPS 細胞 (人工多能性幹細胞) と分離された組織培養の使用に移っています。個々の細胞株に取り組むことで、モデル生物を研究に使用する際の倫理的制約から解放されます。これらの細胞株と幹細胞は、任意の外部環境に配置し、遺伝子を操作して、分子応答と遺伝子応答の変化を確認できます。
しかし、人生は奇妙で素晴らしいものであり、まだ探求されていないことがたくさんあります.
