秀麗隱杆線蟲:生物黑箱的「透明窗」

2021-02-15 醫學實驗動物

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秀麗隱杆線蟲(Caenorhabditis elegans)是生活在溫和土壤裡的一種非寄生的多細胞真核生物,以微生物如大腸桿菌等為食。關於線蟲的研究要追溯到1963年,Sydney Brenner(2002年諾貝爾生理學或醫學獎得主)開始利用線蟲進行神經元發育的研究,並逐漸使線蟲成為一種模式生物。線蟲研究至今已經三獲諾貝爾獎。

圖一:GFP標記線蟲神經系統的螢光圖像

在1988年12月,Nature雜誌刊面就是秀麗隱杆線蟲:

體長僅3mm的小線蟲成為生物學研究的「大明星」主要歸因於以下幾點:

1.個體小,結構簡單又通體透明,非常容易觀察。這使線蟲不僅可以在實驗室中研究使用,還可以在課堂上讓學生親眼透過皮膚觀察到組織和細胞內正在發生的奇妙的事情。

2.生命周期短,跟人類相比可謂是朝生而暮死。線蟲是目前研究衰老的重要模式動物,許多的調控衰老的信號通路實在線蟲中首先發現的,今年11月8號發表在《nature》上的一篇文章:「Genetic variation in glia–neuron signalling modulates ageing rate」,蔡時青課題組就是利用秀麗隱杆線蟲這一模式動物詳細研究了個體間衰老速度差異與遺傳因素的關係,發現了「膠質細胞-神經元信號的遺傳多態性能調節衰老的速度」。

3.可冷凍保存,易於培養,可置於液氮中長期保存和運輸,解凍後不影響其生物學功能。

4.體細胞數目恆定,研究人員已經建立了完整的線蟲從受精卵到所有成體細胞的譜系圖,為研究組織和器官的發育建立了基礎。

5.線蟲是第一種完成全基因組測序的多細胞生物,現在wormbase網站(http://www.wormbase.org/)可以方便地查找線蟲的全部基因、表型、資源等信息。

 隨著時間的推移,對線蟲的研究已經擴展到現代生物學的各個的領域,包括對真核細胞的基本功能和相互作用、宿主與寄生蟲相互作用和進化的研究等等。現在,全球1000多個實驗室開展秀麗隱杆線蟲的研究,在過去5年裡,每年都有1200多篇的線蟲研究文章發表。線蟲可謂是探索生物「黑箱」的一個小小的「透明窗」。 

本文撰寫  中國醫學科學院醫學實驗動物研究所 比較醫學研究中心 黨女

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