# אורגניזם מודל

### מתוך ויקיפדיה, האנציקלופדיה החופשית

יש לך הודעות חדשות (השווה לגרסה הקודמת).
החיידק E. coli
שמר האפייה לצד חיידקי E. coli
גרעיני תירס בצורות וצבעים שונים
פרחי התודרנית הלבנה
התולעת C. elegans
זבוב הפירות
עכבר מצוי
קביה

אורגניזם מודל (Model organism) הוא יצור חי אשר נחקר באופן אינטנסיבי בביולוגיה.

למונח אורגניזם מודל אין משמעות מדעית רשמית, ומספרם של אורגניזמי המודל משתנה לעתים; יצורים רבים שאינם ידועים כאורגניזמי מודל נחקרים לעתים אף הם בצורה אינטנסיבית.

לאורגניזמי המודל אוסף תכונות המקלות את המחקר בהם. חלק מהתכונות משותפות לכל אורגניזמי המודל: תפוצה רחבה וקלות השגה (ומכאן - צמצום עלויות), מחזור חיים מהיר יחסית לייצורים אחרים מאותה הממלכה, וקלות טיפול ואחזקה במעבדה. תכונות ספציפיות מפורטות להלן.

לרוב אורגניזמי המודל גנום קטן יחסית, המקודד למספר קטן של גנים (יצויין כי אין קשר אמיץ בין גודל הגנום ומספר הגנים; מדובר בשני משתנים נפרדים). הדבר מקל על מעקב אחר מוטציות, למשל. קל יותר לעלות על עקבותיו של הגן האחראי לתכונה בלתי-שגרתית מסוימת בגנום הכולל 4,000 גנים, למשל, מאשר בגנום בעל 40,000 גנים.

## [עריכה] האורגניזמים

כיום מוגדרים בגנטיקה שמונה אורגניזמי מודל עיקריים:

- החיידק Escherichia coli. המחקר בחיידק המפורסם ביותר החל עוד בשנות ה-40 של המאה ה-20, לפני זמנן של התגליות החשובות אשר ביססו את מדע הגנטיקה.E. coli שוכן דרך קבע במעי של יונקים, כך שקל להשיגו. מיטוזה (חלוקת תא) מתרחשת ב-E. coli כל 20 דקות, כך שמחיידק בודד ניתן לגדל מושבה בת מיליוני חיידקים תוך שעות ספורות. קוטרו של תא ה-E. coli מגיע למיקרומטר אחד, כך שקל להבחין במבני התא תחת המיקרוסקופ. E. coli קל מאוד לגידול על גבי צלחת אגר או במבחנה המכילה אגר נוזלי. תכונות חיצוניות בולטות לעין קשה למצוא בְמיקרואורגניזם, אך אותן מחליפות תכונות כדוגמת רגישות לאנטיביוטיקה, יצור מטבולי של תרכובות והיכולת לנצל מקורות מזון שונים. מספר תכונות חיצוניות דווקא נראות לעין, ומעידות על הבדלים גנטיים: גודלן של מושבות החיידקים ומרקמן, למשל.

  ב-E. coli קיימים פלסמידים; בנוסף, נגיפים מסוימים (בקטריופאג'ים) מסוגלים לפלוש לתאי E. coli. שתי תכונות אלו משמשות רבות בחקר שחלופים (DNA רקומביננטי), מוטציות ובקרת גנים, וכן בהנדסה גנטית. E. coli הוא האורגניזם הסטנדרטי ליצירת יצורים טרנסגניים, שבהם מושתל גן שמקורו בייצור אחר. הפלסמידים והפאג'ים של E. coli משמשים כווקטורים (נשאי גנים) בין האורגניזם תורם הגן והאורגניזם המקבל. מחקרים ב-E. coli הביאו לפענוח הקוד הגנטי, להבנת תהליך שכפול ה-DNA ולהבנת היווצרותן הספונטנית של מוטציות.

- הפטרייה שמר האפייה (Saccharomyces cerevisiae). שמר האפייה מכונה "ה-E. coli של האיקריוטים". הוא מהווה גשר בין העולם הפרוקריוטי והאיקריוטי, ובשל גודלו הקטן (קוטר תאיו מגיע ל-10 מיקרומטר) והיכולת לגדלו על גבי מצע אגר ניתן להתייחס אליו במעבדה במובנים רבים כאל חיידק. תאי שמר האפייה מתחלקים כל 90 דקות. שמר האפייה הוא הייצור הידוע ביותר המבצע תסיסה כוהלית; לפיכך משמש השמר למחקרים מקיפים בנושא מטבוליזם.

- הצמח תירס (Zea mays). התירס היה הצמח הראשון ששימש למחקרים גנטיים. בשנות ה-20 של המאה ה-20 הקים הביולוג האמריקני רולינס א. אמרסון (Rollins A. Emerson) מעבדה באוניברסיטת קורנל שבמדינת ניו יורק אשר יוחדה לחקר הגנטיקה של התירס. המעבדה משכה אליה גנטיקאים רבים, ביניהם ברברה מק'לינטוק (Barbara McClintock) וג'ורג' בידל (George Beadle), אשר זכו בפרס נובל לפיזיולוגיה ורפואה (מק'לינטוק זכתה עבור מחקריה בתירס).

  גרעיני התירס מהווים כלי יעיל ונגיש מאוד למחקר גנטי. צבעיהם השונים נגרמים כתוצאה מנדידה ספונטנית של מקטעי DNA - טרנספוזונים - בתוך הגנום. הללו התגלו לראשונה בתירס על ידי מק'לינטוק, ובמשך מספר שנים סברו החוקרים כי התירס הוא האורגניזם היחיד בו קיימים טרנספוזונים (כיום ידוע שהם קיימים כמעט בכל יצור). תכונה נוספת של תירס היא הכרומוזומים הגדולים שלו, אותם ניתן היה לראות באמצעות מיקרוסקופ פשוט, שנים לפני המצאת מיקרוסקופ האלקטרונים.

- הפטרייה Neurospora crass. לפטרייה, המופיעה כעובש כתום על פני לחם וצמחים (מתים בדרך כלל), יש מספר תכונות יחודיות: קצב הגדילה הפיזית שלה מרשים - היא מתארכת בכ-10 סנטימטר ביום; ל-N. crassa יש מבני רבייה מיוחדים דמויי שק הקרויים נאדיות (Ascus ביחיד, Asca ברבים). כל נאדית מכילה את ארבעת תאי הבת הנוצרים במיוזה. דבר זה מהווה כלי מצוין למחקר בנושא מחזור התא ותורשה (באורגניזמים אחרים מתפזרים תוצרי המיוזה לכל עבר, דבר המקשה על מעקב). ב-N. crassa בוצעה הטרנספורמציה (שילוב גנים מאורגניזם אחר) הראשונה בייצור איקריוטי. ג'ורג' בידל ואדוארד טאטום (Edward Tatum) זכו בפרס נובל עבור גילוי הקשר שבין גנים וחלבונים, מחקר אשר בוצע בפטרייה זו.

- הצמח תודרנית לבנה (Arabidopsis thaliana). התודרנית הלבנה היא הצמח הנחקר ביותר בגנטיקה ובביולוגיה ההתפתחותית. מחזור החיים שלה וזמני הנביטה והצמיחה מהירים; ניתן בקלות להצליב בין זנים שונים של הצמח בכדי לחקור דפוסי תורשה של גנים; זנים שונים של תודרנית נבדלים האחד מהשני באופן בולט לעין (גובה הצמח, גודל וצורת העלים, הטמפרטורה המיטבית לגידול). הגנום של התודרנית מתפרש על פני חמישה כרומוזומים וגודלו כ-125 מיליון זוגות נוקלאוטידים, מספר קטן ביחס לצמחים אחרים. זהו הגנום הצמחי הראשון שרוצף במלואו, בשנת 2000. מדענים מעריכים כי הגנום של התורדנית הלבנה מכיל כ-26,000 גנים, בדומה לגנום האדם. על אף שכאמור נחקר צמח זה שנים ארוכות, תפקידם של רוב הגנים הללו טרם נודע.

- התולעת העגולה (נמטודה) Caenorhabditis elegans. המחקר בתולעת זו החל ב-1965; זהו הייצור הרב-תאי הראשון שהגנום שלו פוענח במלואו, בשנת 1998. התולעת משמשת למחקרים בנושאים מגוונים, ביניהם ביולוגיה התפתחותית, נוירוביולוגיה (זהו מהייצורים הפשוטים ביותר שלהם יש מערכת עצבים), כימוטקסיס ואפופטוזה (ב-2002 זכו שלושה ביולוגים בפרס נובל לרפואה ופיזיולוגיה על עבודתם בנושא האפופטוזה ב-C. elegans). מספר התאים הקטן והקבוע של התולעת (959 בהרמפרודיטים ו-1,031 בזכרים) והשקיפות של עורה (ניתן לצפות בכל שלבי התפתחות איבריה הפנימיים בעודה בחיים בעזרת מיקרוסקופ פשוט) מקל על מעקב אחר מוטציות וארגון תאים.

- החרק זבוב הפירות (Drosophila melanogaster). לכמחצית מהגנים של זבוב הפירות, "חיית המחמד של הגנטיקאים", יש גנים מקבילים בגנום האנושי. דפוסי ההורשה בזבוב זהים במובנים רבים לאלו שבבעלי חיים מפותחים יותר, ואין ספור תגליות בגנטיקה, במיוחד בנושא שחלופים, הושגו בעזרת זבוב הפירות. מחזור החיים שלו מהיר (12 ימים מהולדתו ועד להיותו זבוב בוגר) והוא קל מאוד להשגה (מתוקף משיכתו העזה לפירות מרקיבים). הכרומוזומים שלו גדולים ומחולקים לפסים בהירים ופסים כהים בהתאם לתוכן ה-DNA באזורים השונים. תכונות פנוטיפיות רבות, הנראות אף בעין בלתי-מזוינת, קיימות בזבוב הפירות: צבע העיניים, מספר הפסים בבטן הזבוב וגודל וצורת הכנפיים, למשל.

  לאחר שנות הזוהר של הזבוב, בתחילת ובאמצע המאה ה-20, חלה דעיכה מסוימת במעמדו כאורגניזם מודל, אך כיום זוכה הזבוב לפריחה מחודשת ולמחקרים אינטנסיביים בנושא הגנטיקה של ההתפתחות. גני Hox (קיצור של Homeobox), אחת התגליות החשובות של הזמן האחרון, אחראיים במידה רבה לסידור הרקמות והאיברים ביצורים רב-תאיים; בזבוב הפירות נערך המחקר המקיף ביותר בנושא זה.

- היונק עכבר מצוי (Mus musculus). העכבר, חיית המעבדה הידועה ביותר, הוא אורגניזם המודל הקרוב ביותר לאדם. למרות השוני הפנוטיפי הניכר, הרי של-99% מהגנים של העכבר יש גנים מקבילים באדם, ואזורים שלמים בגנום העכבר זהים ברצפם לאזורים בגנום האדם. יחסית ליונקים אחרים קל העכבר להשגה ולגידול. בעכבר נערכים מחקרים מקיפים בנושא מוטציות, פגמים גנטיים וסרטן.

## [עריכה] אורגניזמים נוספים

באורגניזמים רבים נערכים מחקרים מקיפים בנושאים שאינם בהכרח גנטיים; אורגניזמים אחרים זוכים אף הם למחקר אינטנסיבי, אך ידועים פחות כאורגניזמי מודל. מספר יצורים היוו אורגניזמי מודל בעבר הרחוק, עוד לפני שנערכו מחקרים מסודרים, ומאז הוחלפו באורגניזמים שהוזכרו לעיל:

- היונק חולדה (הסוג Rattus) קרוב לאדם בהתנהגותו ובפיזיולוגיה שלו אף יותר מהעכבר, אך לא ניתן לבצע טרנספורמציה של גנים זרים אל חולדות באותה קלות בה מתבצע הדבר בעכבר. עובדה זו הביאה את החולדה למעמד של אורגניזם מודל משני, אם כי לאחרונה התרחשו התפתחויות דרסטיות ביכולת של גנטיקאים לייצר חולדות טרנסגניות.

- הפטרייה שמר הביקוע (Schizosaccharomyces pombe). השמר קרוי כך בשל דרך הרבייה הייחודית שלו, דבר המשמש במחקרים של ביולוגיה התפתחותית. קרבתו של שמר הביקוע לשמר האפייה, אשר נחקר בצורה כה אינטנסיבית, מאפשר מחקרים של ביולוגיה השוואתית בין שני המינים. בשנת 2001 זכו שלושה ביולוגים בפרס נובל לרפואה ופיזיולוגיה על מחקרם בנושא מחזור התא של שמר הביקוע.

- החיידק Bacillus subtilis הוא חיידק הגראם-החיובי הנחקר ביותר (E. coli הוא גראם-שלילי). מחקרים חשובים בחיידק זה נוגעים לאנטיביוטיקות מסוג בתא לקטם, כדוגמת פניצילין ואמוקסיצילין, אשר תוקפות את דופן התא של חיידקים גראם-חיוביים.

- בצמח האפונה (Pisum savitum) נערכו מחקריו של גרגור מנדל, אבי הגנטיקה הקלאסית, והתגלו עקרונותיה הבסיסיים של התורשה - שנים רבות לפני שדובר על גנים ו-DNA.

- היונק קביה (הסוג Cavia; בעברית נקרא גם שרקן) שימש בתחילת המאה ה-20 למחקרים בנושאים שונים, ולמרות שמאז החליפו אותו העכבר והחולדה (כיוון שמחזור החיים שלהם מהיר בהרבה), משמש שמו האנגלי של הקביה (Guinea pig) עד היום כהשאלה לחיית ניסויים.

מקור: http://he.wikipedia.org../../../%D7%90/%D7%95/%D7%A8/%D7%90%D7%95%D7%A8%D7%92%D7%A0%D7%99%D7%96%D7%9D_%D7%9E%D7%95%D7%93%D7%9C.html

קטגוריות: גנטיקה | ביולוגיה

##### Views

- ערך
- שיחה
- גרסה נוכחית

##### קהילה

- שער הקהילה
- עזרה
- דלפק ייעוץ
- מזנון
- יצירת קשר
- ספר אורחים

##### חיפוש

##### שפות אחרות

- English
- Česky
- Deutsch
- Français
- Bahasa Indonesia
- Italiano
- Nederlands
- 日本語