发育遗传学发展

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1、发育遗传学传统研究及其新趋势摘要模式生物是传统遗传学研究的重要材料，目前公认的用于遗传学研究的常见模式生物有噬茵体、大肠杆茵、酵母、线虫、果蠅、斑马鱼、小鼠、拟南芥等。这8种常用模式生物对生命现彖的揭密和人类疾病治疗的探索等都所做出了重大贡献。随着科技的进步，遗传学研究已经从表观遗传逐步向分子遗传推进，新的研究手段不断兴起，这将対遗传疾病治疗和杂交育种的研究具有巨大的冲击力。本文在回顾传统遗传学研究手段的同时，也探讨了遗传学发展的新趋势。关键词：模式生物发育遗传学非模式生物引言“种豆得豆”、“孩了长得像爸妈”等是长期以来人们都知道的遗传现象

2、，首先是孟徳尔(GregorMendel)在1865年的豌豆研究报告中首先科学地解释了人们习以为常的现象，而奠定了遗传学的基础。但是孟徳尔的遗传学说未被及吋认识，直到1900年孟徳尔逝世16年后,他的遗传学说才乂被人们重新发现。1911年,摩尔根(Margan)的果蝇实验证实了孟德尔的结果。他的杰出研究确认染色体就是基因的载体，他和他的学牛还推算出了果蝇各种基因的染色体上位置，并画出了果蝇的4对染色体上的基因所排列的位置图，基因学说得以诞牛:。从此遗传学结束了仅凭逻辑推理时代,重犬发现接踵而至，成为20世纪最重要的学科生物学的研究重心也逐渐

3、移向遗传学领域。1.模式生物的由来及其作用在生物学发展之初，人们发现如果把关注的焦点集屮在相对简单的生物上则发冇的现象难题可以得到部分解答。因为这些牛物的细胞数量更少，分布相对单一，变化也较好观察。并且由于进化的原因，细胞生命在发育的基本模式方面具有相当大的同一性，所以利用较低等级的物种來研究发育的共通规律是貝有一定的可行性°尤其是当我们在有不同发育特点的牛物中发现共同的形态形成和变化特征时，就町以以此來建立发育的普遍原理，因此这种卞物就显得尤为重要，我们称之为“模式生物”。理想的研究系统是科学发展的关键。在发育牛物学的形成和发展过程屮，许

4、多划时代的突破往往少一些模式物种和关。今天，当我们回顾精子和卵子的发现及精卵受精这一重大发育生物学问题的诠释时，就会想起19世纪后期一批欧洲胚胎学家用海胆(seaurchin)所进行的一系列观察；当我们津津乐道1995年度的诺贝尔奖获得者Ed,wardB.Lewis.ChristianeNusslein一Volhard和EricF.Wieschaus关于早期胚胎发育基因调控的重大发现时，无不羡慕他们继承了基因学说的创建者FhomlaSHuntMorgaln等的优良传统，选用果蠅这一绝好的模式动物：当1997年和1998年全壯界的人们惊叹克隆

5、羊、克降牛和克降鼠的诞生及体细胞克隆技术口臻成熟时，发育牛•物学研究者所思索的则是20世纪六七十年代英国发育生物学家JohnGurdon.川非洲爪蟾这一有着工者之称的模式脊椎动物所进行的有关体细胞核移植的开创性研究工作。特别是20枇纪90年代分了发冇生物学兴起示，模式生物显得更为重要。模式生物不仅能回答最基木的生物学问题，对人类的疾病治疗也冇借鉴意义。近年来随着分子生物学、发冇生物学的发展及功能基因组计划的开展，模式生物的作用便显得越来越重要。模式生物在今天牛•命科学发展中的重要地位和推动生命科学及医学进步的不可替代的巨大潜力。2.常用的模

6、式生物及其特点模式牛物具有许多共同的特征，如形体相对较小，在实验室内易于培养和繁殖，世代周期短，形态结构相对比较简单，繁殖系数高(后代数量众多)等，而且通常情况卜•它的基因组会比较小。前两点是出于实验室空间考虑，而世代周期短是出于研究时间的考虑；形态结构的简单性能够减少特冇生命现象的干扰，以便使人们更专注于生物遗传发育的基本规律。目前一些物种被大家公认为是优良的模式生物，如线虫、果蝇、非洲爪蠟、拟南芥、小鼠、斑马血、噬菌体、大肠杆菌、酿洒酵母、海胆等。下面介绍儿种经典的模式牛•物。2.1海胆第一个被用作模式牛物的是海胆，它的胚胎对早期发育牛

7、物学的发展有举足轻重的作用。早在一八七五年，奥斯卡•赫特维格(OscerHertiwig,18494922)就开始以海胆为材料研究受精过程中细胞核的作川，一八九O年后，海胆更在受精和早期胚胎发育的研究中担任重要角色。一八九一年,汉斯•徳瑞希(HansDriesh,1876-1941)在海胆中完成了胚胎分裂实验,为现代发冇生物学奠定了第一块理念里程碑。他在显微镜下把刚刚完成第一次分裂的海胆一分为二，结果发现，分开后的两个细胞各自形成了一个完整幼虫。这一实验的意义在于证明胚胎具有调整发育的能力，并颠覆了盛行一时的机械论发育思想。海胆以其易于得到

8、大量受精梢卵，同步发育，胚体透明，孵化速度快的特点成为了生物学研究的模式牛物。由于棘皮动物的胚胎形成方式和脊索动物一样，所以样子虽然看起來原始,但实际上是包括人在内的脊索动物的近