Model canlı veya model organizma, belirli biyolojik olayların anlaşılması için yapılan deneylerde yaygın olarak kullanılan canlılara verilen genel isimdir. Bu canlılarda çalışılarak bulunması ümit edilen keşiflerle, canlılardaki diğer süreçlerin de açıklanacakları düşünülmektedir.
Elektron mikroskobunda birkaç E. coli hücresiDrosophila (meyve sineği), deneylerde kullanılan ünlü canlılardan biridir.
Model canlılar özellikle, insan hastalıklarının olası sebepleri ve bunların tedavileri için, bu deneylerin insan üzerinde gerçekleştirilemediği ve etik olmadığı durumlarda yaygın olarak kullanılırlar.
Bu yöntemin uygulanması, evrim süresince korunmuş genetik malzeme, metabolik, gelişimsel süreçler ve ortak soydaki tüm yaşayan organizmalar için mümkündür.[1]
Model canlılar sıklıkla deneysel uygulamalara cevap verebilir oluşlarına göre seçilirler. Bunun için genelde kısa yaşam döngüsüne sahip olma, genetik uygulamalar için uygunluk (doğal ırklar, kök hücre çizgileri ve transfeksiyon sistemleri) ve özel yaşam gereksinimine sahip olmama gibi özelliklere sahiptirler.
Bazen genom düzenleri, örneğin kapladığı yerin oldukça az olması veya az oranda boş DNA içermesi (örneğin maya, Arabidopsis ve Kirpi balığı), model organizmanın genomunun diziliminin belirlenmesini kolaylaştırır.
Araştırmacılar çalışmalarında kullanacakları organizmaları seçerken aradıkları bazı özellikler vardır. Büyüklük, üreme süresi, kolay bulunabilirlik, uygulanabilrlik, genetik özellikler, yöntemin korunması ve potansiyel ekonomik yararı bunlardan bazılarıdır. Moleküler biyolojiyle kıyaslanırsa; bazı araştırmacıların model canlıların hayat ağacındaki birbirlerine benzerlikleri ve soylarının çeşitlenmesiyle ilgili araştırmaları, daha yaygındır.
Birçok model canlı vardır. Moleküler biyoloji için ilk olarak kullanılandan biri de insan sindirim sisteminin bir parçası olan Escherichia coli dir. E. coli yi enfekte eden bakteriyal virüsler de (bakteriyofaj) gen yapısı ve gen regülasyonu çalışmalarında çok yararlı olmuştur (örn Lambda fajı, Enterobacteria fajı (T4)). Fakat bakteriyofajlar, metabolizmaları yetersiz olduğundan ve üremek için konak hücreye bağımlı olduklarından gerçek bir canlı değillerdir.
Ökaryotlardan bazı mayalar, özellikle Saccharomyces cerevisiae (bira mayası) kolay ve hızlı üremesinden dolayı genetik ve hücre biyolojisi nde yaygın olarak kullanılır. Mayada hücre döngüsü insan hücresindekine göre çok daha basittir ve homolog proteinler tarafından düzenlenir. Sirke sineği Drosophila melanogaster ile de kolay üreyen bir hayvan olduğundan, gözle görülebilir konjenital özellikleri olduğundan ve tükrük bezlerinde ışık mikroskobunda incelenebilen dev (politen) kromozomlara sahip olduğundan dolayı çalışılmaktadır.
Değişmeyen hücre sayısı gibi gelişmişliklerini çok iyi belirleyen özelliklere sahip olmaları ve anormallikler kolayca analiz edilebildiğinden
Yuvarlak solucanCaenorhabditis elegans ile de çok çalışılmaktadır.
Chlamydomonas reinhardtii - Fotosentez,kamçı, kendiliğinden hareket edebilme ,metabolizma düzenlenmesi, hücrelerarası tanıma ve hücre tutunması, beslenme yetersizliğine yanıt ve başka birçok araştırmada kullanılan tek hücreli yeşil bir algdir. Chlamydomonas reinhardtiiin genetiği çok araştırılmıştır. Haritalanmış mutantlarla ve ifade edilmiş dizilerle çok çalışılmıştır.[2]Chlamydomonas reinhardtii nin genom dizilimi Ekim 2007 de açıklanmıştır.[3]Duke Üniversitesi nde bir Chlamydomonas genetik stok merkezi vardır ve araştırma sonuçlarını düzenli olarak tartışan uluslararası bir Chlamydomonas grubu vardır. Chlamydomonas ucuz defined medyum da kolaylıkla ürer.
Neurospora crassa - portakal tarator küfü (mayoz,metabolik regülasyon ve günlük ritim ile ilgili genetik çalışmalarda kullanılır):[4]* Ashbya gossypii, pamuk patojeni, genetik araştırma konusu (polarite, hücre döngüsü)
Selaginella moellendorffii eski damarlı bitkilerdendir ve karasal bitkilerin evrimini anlamaya yardımcı olur.
Bildirilen en küçük genoma sahip bitkidir (~110Mb) ve dizilimi 2008 in başlarında Joint Genom Enstitüsü tarafından açıklanacaktır. (Evrimsel biyoloji, Moleküler biyoloji)
Brachypodium distachyon temperate tahıllar için mükemel bir model olmasını sağlayan özelliklere sahip deneysel bir model çimdir. (Agronomi, Moleküler biyoloji, Genetik)
Lemna gibba hızlı büyüyen bir sucul monokotildir.En küçük çiçeğe sahip bitkilerdendir. Lemna mikrobiyal faaliyetin engellenebildiği saf kültür de yetiştirilebildiği için ekotoksikoloji de kimyasalların bitkilere olan toksik etkisini ölçmek için yapılan deneylerde kullanılır. Lemna kompleks tıbbi maddelerin ekonomik üretimi için rekombinant ifade sistemi olarak kullanılır. Ayrıca popülasyon büyüme eğrilerini açıklamak için kullanılır.
Mısır (Zea mays L.) bir tahıldır. Mikroskopla kolaylıkla incelebilen 10 büyük kromozom çifti içeren diploid bir monokotildir. İyi bilinen ve gen haritası çıkarılmış fenotipik mutantlarının ve krossing overla oluşan çok sayıda (100-200) ırkının olması transpozonlar ("sıçrayan genler") in ortaya çıkarılmasını kolaylaştırmıştır. Birçok DNA markırının haritası çıkarılmıştır ve genom dizisi belirlenmektedir. (Genetik, Moleküler biyoloji, Agronomi)
Medicago truncatula sıradan yoncayla yakından bağı olan bir baklagildir. Dizisi çıkarılan, görece küçük bir genomdur. Azot fiksasyonundan sorumlu simbiyozisi araştırmak için kullanılmaktadır.(Agronomi, Moleküler biyoloji)
Tütün BY-2 hücreleri(Nicotiana tabaccum) dan elde edilen süspansiyon hücre dizisidir.Hücre düzeyindeki genel bitki fizyolojisi çalışmaları için kullanışlıdır. Bu kısmi kültivar ın genom dizisi (en azından yakın zamanda ) belirlenemeyecektir,fakat yabani bir türü Nicotiana tabaccum un genom dizileri günümüzde belirlenmektedir. (Sitoloji, Bitki fizyolojisi, Biyoteknoloji)
Pirinç(Oryza sativa) tahil biylojisinde kullanlan bir model canlıdır. En küçük genoma sahip tahıl türlerinden biridir ve genom dizilimi belirlenmiştir. (Agronomi, Moleküler biyoloji)
Kavak orman genetiğinde ve odunsu bitki çalışmalarında model olarak kullanılan bir cinstir. Genom boyutu küçüktür, hızlı büyür ve kolaylıkla nakil edilir.
Ayrıca yukarıdaki Protistler başlığı altındaki Chlamydomonas reinhardtiiye bakınız.
Arbacia punctulata, embriyolojik çalışmaların klasik konusu olan, mor dikenli denizkestanesi.
Aplysia, mürekkep salna yanıtıyla nörobiyoloji de, üreme konilerihücre iskeleti nin yeniden düzenlenmesinde model olarak kullanılmakta olan bir denizde yaşayan bir sümüklü böcektir.
Caenorhabditis elegans, genellikle C. elegans[7] olarak adlandırılan bir nematoddur, gelişim ve fizyolojinin genetik kontrolünü anlamak için mükemmmel bir canlıdır. C. elegans, genom dizisi tamamen tamamnlanan ilk çok hücreli canlıdır.
Ciona intestinalis, bir deniz eteği.
Drosophila, genellikle; Drosophila melanogaster, Thomas Hunt Morgan ve arkadaşları tarafından popüler hale getirilen bir meyve sineği türüdür. Laboratuvarda kolayca bulunabilir, hızlı soylar üretir, mutasyonları kolayca tetikler. Yakın zamanda nörofarmakolojik araştırmalar için de kullanılmıştır.[8](Moleküler genetik, Popülasyon genetiği, Gelişim biyolojisi).
Euprymna scolopes, Havai mürekkep balığı, hayvansal,bakteriyal simbiyozim, biyoışıyan virgül bakteriler için kullanılır.
Hidra, bilateral vücut düzeninin evriminin anlaşılması için kullanılan haşamlı bir model canlıdır.
Loligo pealei, bir mürekkepbalığı, sahip olduğu dev akson (yaklaşık 1 mm çapındadır, tipik bir memeli aksonundan yaklaşık bin kez daha büyüktür) nedeniyle sinir fonksiyonu çalışmalarında kullanılır.
Pristionchus pacificus, evrimsel gelişim biyolojinde "C. elegans" ile karşılaştırmalı analizi yapılarak kullanılan bir yuvarlak solucandır.
Stomatogastrik gangliyon, arthropodlar. Sindirim sistemleri tekrarlayan hareketlerde görülen motor patern oluşumu için bir modeldir.
Strongylocentrotus purpuratus, gelişim biyolojisinde yaygın kullanılan bir mor denizkestanesi.
Symsagittifera roscoffensis, bir yassı solucan, bilateral vücut düzeni gelişim biyolojisi çalışmalarında kullanılır.
Tribolium castaneum, un böceği, küçük, kolay saklanır (karanlık böceği) özellikle davranışsal ekoloji deneylerinde kullanılır.
Cavia porcellus, kobay veya Gine domuzu, Robert Koch ve diğer erken dönem bakteriyolojistler tarafından, bakteriyal enfeksiyonlarda konak olarak kullanılmış, bu nedenle deyim yerindeyse, günümüzde de, az da olsa "laboratuvar hayvanı" olarak adlandırılmaktadır.
Tavuk (Gallus gallus domesticus) - bir amniyota olarak gelişim çalışmalarında kullanılır ve mikromanüplasyon için kusursuzdur (örneğin doku aşılama) ve gen ürünlerinin üst ifadesinde.
Fare (Mus musculus) - omurgalıların klasik canlısıdır.
Homo sapiens (insanlar) - çeşitli klinik çalışmalarda kullanılır.
Oryzias latipes, Medaka, (Japon pirinç balığı) gelişim biyolojisinde kullanılan önemli bir canlıdır, sıradan Zebra balığından daha dayanıklı olması gibi avantajları vardır.
Sıçan (Rattus norvegicus) - özellikle toksikoloji modeli olarak kullanışlıdır; ayrıca nörolojik model ve akrabası fareden daha büyük organlara ve alt organeler yapılara sahip olmasıyla ilkel hücre kültürleri kaynaklarında, (moleküler evrim, genomik) çalışmalarında kullanılır.
Macaca mulatta - hint şebeği enfeksiyon hastalıkları ve akıl-kavrama çalışmalarında.
Sigmodon hispidus - pamuk sıçanı polio araştırmalarında ilk kullanılan canlıdır
Taeniopygia guttata - zebra ispinozu - ötücü kuşların ötme sistemleri ve memeli olmayanlarda işitme sistemleri
Takifugu rubripres, bir şişen balık türü - bir miktar boş-DNA'ya sahip genomu vardır.
Afrika pençeli kurbağası (Xenopus laevis), - büyük embriyosu nedeniyle gelişim çalışmalarında, fiziksel ve farmakolojik işleyişlerde yüksek dayanıklılığı nedeniyle.
Zebra balığı (Danio rerio), gelişmesinin erken dönemlerinde hayvanın iç vücut anatomisinin görülmesine benzersiz olarak imkân veren, neredeyse şeffaf vücuda sahip bir tatlı su balığı. Zebra balıkları gelişim çalışmalarında, toksikoloji ve toksikopatolojide,[9] özgül gen fonksiyonları ve sinyalleme yollarının araştırılmasında kullanılır.
Fox, Michael Allen (1986). The Case for Animal Experimention: An Evolutionary and Ethical Perspective. Berkeley and Los Angeles, California: University of California Press. ISBN0-520-05501-2.
Spitsbergen J.M. and Kent M.L. (2003). The state of the art of the zebrafish model for toxicology and toxicologic pathology research--advantages and current limitations. Toxicol Pathol.31 (Supplement), 62-87. PubMed Abstract Link => PMID 12597434.
.jpg)
