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Musterorganismus

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Ein Musterorganismus ist eine nichtmenschliche Art, die umfassend studiert wird, um besondere biologische Phänomene mit der Erwartung zu verstehen, dass im Organismus-Modell gemachte Entdeckungen Einblick in die Tätigkeit anderer Organismen gewähren werden. Musterorganismen sind in vivo Modellen und werden weit verwendet, um menschliche Krankheit zu erforschen, wenn menschliches Experimentieren unausführbar oder unmoralisch sein würde. Diese Strategie wird möglich durch den allgemeinen Abstieg aller lebenden Organismen und die Bewahrung von metabolischen und Entwicklungspfaden und genetischem Material über den Kurs der Evolution gemacht.

Das Studieren von Musterorganismen kann informativ sein, aber Sorge muss genommen werden, wenn man von einem Organismus bis einen anderen extrapoliert.

Das Auswählen eines Musterorganismus

Modelle sind jene Organismen mit einem Reichtum von biologischen Daten, die sie attraktiv machen, um als Beispiele für andere Arten and/or natürliche Phänomene zu studieren, die schwieriger sind, direkt zu studieren. Die dauernde Forschung über diese Organismen konzentriert sich auf ein großes Angebot an experimentellen Techniken und Absichten von vielen verschiedenen Niveaus der Biologie - von der Ökologie, dem Verhalten und biomechanics, unten zur winzigen funktionellen Skala von individuellen Geweben, organelles, und den Proteinen. Untersuchungen über die DNA von Organismen werden als genetische Modelle (mit kurzen Generationszeiten, wie der fruitfly und Fadenwurm-Wurm), experimentelle Modelle und genomic Geiz-Modelle klassifiziert, Angelposition im Entwicklungsbaum untersuchend. Historisch schließen Musterorganismen eine Hand voll die Arten mit umfassenden genomic Forschungsdaten wie die NIH Musterorganismen ein.

Häufig werden Musterorganismen auf der Basis gewählt, dass sie der experimentellen Manipulation zugänglich sind. Das wird gewöhnlich Eigenschaften wie kurzer Lebenszyklus, Techniken für die genetische Manipulation (angeborene Beanspruchungen, Stammzelle-Linien und Methoden der Transformation) und Nichtfachmann einschließen, der Voraussetzungen lebt. Manchmal erleichtert die Genom-Einordnung den sequencing des Genoms des Musterorganismus zum Beispiel, indem sie sehr kompakt gewesen wird oder ein niedriges Verhältnis der Trödel-DNA (z.B Hefe, Arabidopsis oder pufferfish) gehabt wird.

Wenn Forscher nach einem Organismus suchen, um in ihren Studien zu verwenden, suchen sie nach mehreren Charakterzügen. Unter diesen sind Größe, Generationszeit, Zugänglichkeit, Manipulation, Genetik, Bewahrung von Mechanismen und potenzieller Wirtschaftsvorteil. Da vergleichende molekulare Biologie mehr üblich geworden ist, haben einige Forscher Musterorganismen von einer breiteren Zusammenstellung von Abstammungen auf dem Baum des Lebens gesucht.

Gebrauch von Musterorganismen

Es gibt viele Musterorganismen. Eines der ersten Mustersysteme für die molekulare Biologie war die Bakterie Escherichia coli, ein allgemeiner Bestandteil des menschlichen Verdauungssystems. Mehrere der Bakterienviren (bacteriophage), die E. coli auch anstecken, sind für die Studie der Genstruktur und Genregulierung (z.B phages Lambda und T4) sehr nützlich gewesen. Jedoch sind bacteriophages nicht Organismen, weil sie an Metabolismus Mangel haben und von Funktionen der Gastgeber-Zellen für die Fortpflanzung abhängen.

In eukaryotes ist mehrere Hefe, besonders Saccharomyces cerevisiae (die oder "knospende" Hefe "des Bäckers"), in der Genetik und Zellbiologie größtenteils weit verwendet worden, weil sie schnell und leicht sind zu wachsen. Der Zellzyklus in einer einfachen Hefe ist dem Zellzyklus in Menschen sehr ähnlich und wird durch homologe Proteine geregelt. Die Taufliege-Taufliege melanogaster wird wieder studiert, weil es leicht ist, für ein Tier zu wachsen, verschiedene sichtbare angeborene Charakterzüge hat und einen polytene (Riese) Chromosom in seinen Speicheldrüsen hat, die unter einem leichten Mikroskop untersucht werden können. Roundworm Caenorhabditis elegans wird studiert, weil er Entwicklungsmuster sehr definiert hat, die festgelegte Zahlen von Zellen einschließen, und er für Abnormitäten schnell geprüft werden kann.

Wichtige Musterorganismen

Viren

Viren schließen ein:

Phage Lambda
Phi X 174 - sein Genom war am allerersten, um sequenced zu sein. Das Genom ist ein Kreis von 11 Genen, 5386 Grundpaaren in der Länge.
Tabakmosaikvirus

Prokaryotes

Prokaryotes schließen ein:

Escherichia coli (E. coli) - Diese allgemeine, mit dem Gramm negative Eingeweide-Bakterie ist der am meisten weit verwendete Organismus in der molekularen Genetik.
Bazillus subtilis - ein endospore das Formen mit dem Gramm positiver Bakterie
Caulobacter crescentus - eine Bakterie, die sich in zwei verschiedene Zellen teilt, hat gepflegt, Zellunterscheidung zu studieren.
Mycoplasma genitalium - ein minimaler Organismus
Vibrio fischeri - Quorum-Abfragung, bioluminescence und Tierbakteriensymbiose mit dem hawaiischen Bobtail-Tintenfisch
Synechocystis, ein photosynthetischer cyanobacterium weit in der Fotosynthese-Forschung verwendet.
Pseudomonas fluorescens, eine Boden-Bakterie, die sich sogleich in verschiedene Beanspruchungen im Laboratorium variiert.

Eukaryotes

Eukaryotes schließen ein:

Protists

Protists:

:* Chlamydomonas reinhardtii - eine einzellige grüne Alge hat gepflegt, Fotosynthese, Geißeln und motility, Regulierung von Metabolismus, Zellzelle-Anerkennung und Festkleben, Antwort auf die Nährberaubung und viele andere Themen zu studieren. Chlamydomonas reinhardtii hat eine gut studierte Genetik, mit vielen bekannten und kartografisch dargestellten Mutanten und ausgedrückten Folge-Anhängseln, und es gibt fortgeschrittene Methoden für die genetische Transformation und Auswahl an Genen. Sequencing des Genoms von Chlamydomonas reinhardtii wurde im Oktober 2007 berichtet. Ein Chlamydomonas genetisches Aktienzentrum besteht an der Herzog-Universität, und eine internationale Forschungsinteresse-Gruppe von Chlamydomonas trifft sich regelmäßig, um Forschungsergebnisse zu besprechen. Chlamydomonas ist leicht, auf einem billigen definierten Medium zu wachsen.

:* Dictyostelium discoideum wird in der molekularen Biologie verwendet, und Genetik (ist sein Genom sequenced gewesen), und wird als ein Beispiel der Zellkommunikation, der Unterscheidung und des programmierten Zelltodes studiert.

:* Tetrahymena thermophila - ein freies lebendes ciliate Süßwasserprotozoon.

:* Emiliania huxleyi - eine einzellige coccolithophore Seealge, umfassend studiert als ein Modell phytoplankton Arten.

:* Pseudotrottel von Thalassiosira - eine einzellige Seekieselalge-Alge, umfassend studiert als eine Musterseekieselalge seit seinem Genom wurde 2004 veröffentlicht

Fungi

Fungi:

:* Ashbya gossypii, Baumwolle pathogen, Thema von Genetik-Studien (Widersprüchlichkeit, Zellzyklus)

:* Aspergillus nidulans, das Form-Thema der Genetik studiert

:* Coprinus cinereus, Pilz (genetische Studien der Pilzentwicklung, genetische Studien von meiosis)

:* Cunninghamella elegans ist ein Pilzmodell des Säugetierrauschgift-Metabolismus.

:* Neurospora crassa - Orangenbrot-Form (genetische Studien von meiosis, metabolischer Regulierung und circadian Rhythmus)

:* Saccharomyces cerevisiae, die Hefe des Bäckers oder knospende Hefe (verwendet im Brauen und Backen)

:* Kommune von Schizophyllum - Modell für die Pilzbildung.

:* Schizosaccharomyces pombe, Spaltungshefe, (Zellzyklus, Zellwidersprüchlichkeit, RNAi, centromere Struktur und Funktion, Abschrift)

:* Ustilago maydis, dimorphe Hefe und Werk pathogen des Maises (Dimorphismus, Werk pathogen, Abschrift)

Werke

Werke:

:* Arabidopsis thaliana, zurzeit das populärste Musterwerk. Dieser krautartige dicot, der der Familie von Brassicaceae gehört, ist ein mit dem Senf-Werk nah verbundenes Werk. Seine kleine Statur und kurze Generationszeit erleichtert schnelle genetische Studien, und viele phenotypic und biochemische Mutanten sind kartografisch dargestellt worden. Arabidopsis war das erste Werk, um sein Genom sequenced zu haben. Seine Genom-Folge, zusammen mit einer breiten Reihe der Information bezüglich Arabidopsis, wird durch die TAIR Datenbank aufrechterhalten. (Pflanzenphysiologie, Entwicklungsbiologie, Molekulare Genetik, Bevölkerungsgenetik, Zytologie, Molekulare Biologie)

:*Selaginella moellendorffii ist ein Rest einer alten Abstammung von Gefäßwerken und Schlüssel zum Verstehen der Evolution von Landwerken. Es hat eine kleine Genom-Größe (~110Mb), und seine Folge wurde vom Gemeinsamen Genom-Institut Anfang 2008 veröffentlicht. (Entwicklungsbiologie, Molekulare Biologie)

:*Brachypodium distachyon ist ein erscheinendes experimentelles Mustergras, das viele Attribute hat, die ihn ein ausgezeichnetes Modell für gemäßigte Zerealien machen. (Agrarwissenschaft, Molekulare Biologie, Genetik)

:*Lotus japonicus eine Musterhülsenfrucht hat gepflegt, die für das Stickstoff-Fixieren verantwortliche Symbiose zu studieren. (Agrarwissenschaft, Molekulare Biologie)

:*Lemna gibba ist ein schnell wachsendes Wassermonokinderbettchen, eines der kleinsten Blütenwerke. Wachstumsfeinproben von Lemna werden verwendet, um die Giftigkeit von Chemikalien zu Werken in ecotoxicology zu bewerten. Weil es in der reinen Kultur angebaut werden kann, kann mikrobische Handlung ausgeschlossen werden. Lemna wird als ein recombinant Ausdruck-System für die wirtschaftliche Produktion des Komplexes biopharmaceuticals verwendet. Es wird auch in der Ausbildung verwendet, um Bevölkerungswachstumskurven zu demonstrieren.

:*Maize (Zea mays L.) ist ein Getreidekorn. Es ist ein diploid Monokinderbettchen mit 10 großen Chromosom-Paaren, die leicht mit dem Mikroskop studiert sind. Seine genetischen Eigenschaften, einschließlich vieler bekannte und kartografisch dargestellte phenotypic Mutanten und eine Vielzahl der Nachkommenschaft pro Kreuz (normalerweise 100-200) haben die Entdeckung von transposons erleichtert ("Gene" springend). Viele DNA-Anschreiber sind kartografisch dargestellt worden, und das Genom ist sequenced gewesen. (Genetik, Molekulare Biologie, Agrarwissenschaft)

:*Medicago truncatula ist eine Musterhülsenfrucht, die nah mit der allgemeinen Luzerne verbunden ist. Sein ziemlich kleines Genom ist zurzeit sequenced. Es wird verwendet, um die für das Stickstoff-Fixieren verantwortliche Symbiose zu studieren. (Agrarwissenschaft, Molekulare Biologie)

:*Mimulus ist ein in evolutionären und funktionellen Genom-Studien verwendeter Musterorganismus. Dieses Bargeld gehört der Familie von Phrymaceae mit ca. 120 Arten. Mehrere genetische Mittel sind für die Studie davon Klassen entworfen worden, einige sind freier Zugang (http://www.mimulusevolution.org)

:*Tobacco DURCH - 2 Zellen ist Suspendierungszelllinie von Tabak (Nicotiana tabaccum). Nützlich für die allgemeine Pflanzenphysiologie studiert auf dem Zellniveau. Das Genom dieses besonderen cultivar wird nicht sequenced (mindestens in der nahen Zukunft) sein, aber sequencing seiner wilden Arten Nicotiana ist tabaccum jetzt im Gange. (Zytologie, Pflanzenphysiologie, Biotechnologie)

:*Rice (Oryza sativa) wird als ein Modell für die Getreidebiologie verwendet. Es hat eines der kleinsten Genome irgendwelcher Getreidearten, und sequencing seines Genoms wird beendet. (Agrarwissenschaft, Molekulare Biologie)

:*Physcomitrella-Patenen sind ein Moos, das zunehmend für Studien auf der Entwicklung und molekularen Evolution von Werken verwendet ist. Es ist bis jetzt das einzige Nichtgefäßwerk (und so das einzige "primitive" Werk) mit seinem Genom völlig sequenced. Außerdem ist es zurzeit das einzige Landwerk mit dem effizienten Gen, das ins Visier nimmt, der Genknock-Out ermöglicht. Die resultierenden Knock-Out-Moose werden versorgt und durch das Internationale Moos-Aktienzentrum verteilt. (Pflanzenphysiologie, Entwicklungsbiologie, Molekulare Genetik, Molekulare Biologie)

:*Populus ist eine Klasse, die als ein Modell in der Waldgenetik und den waldigen Pflanzenstudien verwendet ist. Es hat eine kleine Genom-Größe, wächst sehr schnell und wird leicht umgestaltet. Die Genom-Folge der Pappel (Populus trichocarpa) Folge ist öffentlich verfügbar.

:*See auch Chlamydomonas reinhardtii, oben unter Protists.

Tiere

Wirbellose Tiere

:* Amphimedon queenslandica, ein demosponge von der Unterabteilung hat Porifera als ein Modell für die Entwicklungsentwicklungsbiologie und vergleichenden genomics verwendet

:* Arbacia punctulata, der Seeigel des Purpurrots-spined, studiert das klassische Thema von embryological

:* Aplysia, eine Seenacktschnecke, deren Tintenausgabe-Antwort als ein Modell in der Neurobiologie dient, und dessen Wachstumskegel als ein Modell von cytoskeletal Neuordnungen dienen

:* Branchiostoma floridae, eine Art allgemein bekannt als amphioxus oder lancelet von der Subunterabteilung Cephalochordata der Unterabteilung Chordata ist als ein Modell gewöhnt gewesen, für die Evolution von nonchordate deuterostomes, wirbelloses Tier chordates und Wirbeltiere zu verstehen

:* Caenorhabditis elegans, ein Fadenwurm, gewöhnlich genannt C. elegans - ein ausgezeichnetes Modell, für die genetische Kontrolle der Entwicklung und Physiologie zu verstehen. C. elegans war der erste Mehrzellorganismus, dessen Genom völlig sequenced war

:* Ciona intestinalis, eine Seespritze

:* Daphnia spp. kleine planktonic Krebstiere, die zur Verschmutzung hoch empfindlich sind, die verwendet ist, um Umweltgiftigkeit von Chemikalien auf wirbellosen Wassertieren zu bewerten.

:* Taufliege, gewöhnlich die Arten Drosophila melanogaster - eine Art Taufliege, berühmt als das Thema der Genetik experimentiert durch Thomas Hunt Morgan und andere. Leicht erhoben im Laboratorium, den schnellen Generationen, Veränderungen leicht veranlasst, viele erkennbare Veränderungen. Kürzlich ist Taufliege für die neuropharmacological Forschung verwendet worden. (Molekulare Genetik, Bevölkerungsgenetik, Entwicklungsbiologie).

:* Euprymna scolopes, der hawaiische Bobtail-Tintenfisch, das Modell für die Tierbakteriensymbiose, bioluminescent vibrios

:*Hydra (Klasse), Cnidarian, ist der Musterorganismus, um die Prozesse der Regeneration und morphogenesis zu verstehen, sowie die Evolution des bilaterian Körpers plant

:* Loligo pealei, ein Tintenfisch, fungiert das Thema von Studien des Nervs wegen seines Riesen axon (fast 1 Mm Diameter, das ungefähr eintausendmal größer ist als typischer Säugetieraxons)

:* Macrostomum lignano, ein liederlicher Seeplattwurm, ein Musterorganismus für die Studie von Stammzellen, die Regeneration, das Altern, die Genfunktion und die Evolution des Geschlechtes. Leicht erhoben im Laboratorium, kurze Generationszeit, indetermined Wachstum, kompliziertes Verhalten

:* Mnemiopsis leidyi, von der Unterabteilung Ctenophora (kämmen Gelee), verwendet als ein Modell für die Entwicklungsentwicklungsbiologie und vergleichenden genomics

:* Nematostella vectensis, eine Seerose von der Unterabteilung hat Cnidaria als ein Modell für die Entwicklungsentwicklungsbiologie und vergleichenden genomics verwendet

:* Oikopleura dioica, ein appendicularia, ein freies Schwimmen tunicate (oder urochordate))

:* Oscarella carmela ein homoscleromorph Schwamm (Unterabteilung Porifera) verwendet als ein Modell in der Entwicklungsentwicklungsbiologie

:*Parhyale hawaiensis ein amphipod Krebstier, das im evolutionären verwendet ist, Entwicklungs-(evo-devo) Studien, mit einem umfassenden Werkzeugkasten für die genetische Manipulation.

:*Platynereis dumerilii ein Seepolychaetous annelid, der sich sehr langsam entwickelt hat und deshalb viele Erbeigenschaften behalten hat.

:*Pristionchus pacificus, ein roundworm, der in der Entwicklungsentwicklungsbiologie in vergleichenden Analysen mit C. elegans verwendet ist

:* Schmidtea mediterranea ein Süßwasserplanarian; ein Modell für die Regeneration und Entwicklung von Geweben wie das Gehirn und germline

:* Nervenknoten von Stomatogastric der verschiedenen arthropod Arten; ein Modell für die Motormuster-Generation, die in allen wiederholenden Bewegungen gesehen ist

:* Strongylocentrotus purpuratus, der purpurrote Seeigel, der weit in der Entwicklungsbiologie verwendet ist

:* Symsagittifera roscoffensis, ein Plattwurm, plant das Thema von Studien des bilaterian Körpers Entwicklung

:* Tribolium castaneum, der Mehl-Käfer - ein kleiner, leicht behaltener Zwielicht-Käfer verwendet besonders in der Verhaltensökologie experimentieren

:* Trichoplax adhaerens, ein sehr einfaches liederliches Tier von der Unterabteilung hat Placozoa als ein Modell in der Entwicklungsentwicklungsbiologie und vergleichendem genomics verwendet

:* Tubifex tubifex, ein oligochaeta verwendet, um Umweltgiftigkeit von Chemikalien auf Wasser- und Landwürmern zu bewerten.

Wirbeltiere

:* Versuchskaninchen (Cavia porcellus) - verwendet von Robert Koch und anderen frühen Bakteriologen als ein Gastgeber für Bakterieninfektionen, folglich ein Musterbeispiel "für Labortier" wenn auch weniger allgemein verwendet heute

:* Huhn (Gallus gallus domesticus) - verwendet für Entwicklungsstudien, weil es ein amniote und ausgezeichnet für die Mikromanipulation (z.B das Gewebeverpflanzen) und Überausdruck von Genprodukten ist

:* Katze (Felis sylvestris catus) - verwendet in der neurophysiological Forschung

:* Hund (Canis lupus familiaris) - ein wichtiges kardiovaskuläres und Atmungsmodell, hat auch zur Entdeckung des klassischen Bedingens beigetragen.

:* Hamster - hat zuerst gepflegt, kala-azar (leishmaniasis) zu studieren

:* Maus (Mus musculus) - das klassische Musterwirbeltier. Viele angeborene Beanspruchungen, bestehen sowie Linien, die für besondere Charakterzüge, häufig vom medizinischen Interesse, z.B Körpergröße, Beleibtheit, muscularity ausgewählt sind. (Quantitative Genetik, Molekulare Evolution, Genomics)

:* Neunauge - Rückenmark-Forschung

:* Medaka (Oryzias latipes, der japanische ricefish) - ein wichtiges Modell in der Entwicklungsbiologie, und ist im Vorteil, viel kräftiger zu sein, als traditioneller Zebrafish

:* Ratte (Rattus norvegicus) - besonders nützlich als ein Toxikologie-Modell; auch besonders nützlich als ein neurologisches Modell und Quelle von primären Zellkulturen, infolge der größeren Größe von Organen und suborganellar Strukturen hinsichtlich der Maus. (Molekulare Evolution, Genomics)

:* Rhesusmacaque (Macaca mulatta) - verwendet für Studien auf ansteckender Krankheit und Erkennen

:* Baumwollratte (Sigmodon hispidus) - früher verwendet in der Kinderlähmungsforschung

:* Zebra-Fink (Taeniopygia guttata) - verwendet in der Studie des Liedsystems von Singvögeln und der Studie von Nichtsäugetiergehörsystemen

:* Takifugu (Takifugu rubripes, ein pufferfish) - hat ein kleines Genom mit wenig Trödel-DNA

:* Der afrikanische Klauenfrosch (Xenopus laevis) - verwendet in der Entwicklungsbiologie wegen seiner großen Embryos und hoher Toleranz für die physische und pharmakologische Manipulation

:* Zebrafish (Danio Wiederrio, ein Süßwasserfisch) - hat einen fast durchsichtigen Körper während der frühen Entwicklung, die einzigartigen Sehzugang zur inneren Anatomie des Tieres zur Verfügung stellt. Zebrafish werden verwendet, um Entwicklung, Toxikologie und toxicopathology, spezifische Genfunktion und Rollen von Signalpfaden zu studieren.