Kontent qismiga oʻtish

Model organizmi

ZiyoSfera, erkin ensiklopediya
Escherichia coli — gram-manfiy prokaryotik model organizm hisoblanadi
Drosophila melanogaster (meva pashshasi) — genetika sohasidagi tajribalarning eng mashhur subyektlaridan biri
Saccharomyces cerevisiae — molekulyar biologiya va hujayra biologiyasida eng intensiv oʻrganilgan evkaryotik model organizmlardan biri

Model organizm (model organism) — muayyan biologik hodisalarni oʻrganish uchun keng koʻlamda tadqiq qilinadigan inson boʻlmagan turdagi jonzotdir. Bunday organizmlarda amalga oshirilgan kashfiyotlar boshqa organizmlarning, xususan, inson tanasining ishlash mexanizmlari haqida tushuncha berishi kutiladi[1]. Model organizmlar insonlarda tajriba oʻtkazish imkonsiz yoki noetik boʻlgan hollarda inson kasalliklarini tadqiq qilish uchun keng qoʻllaniladi.

Ushbu strategiya barcha tirik organizmlarning umumiy kelib chiqishi (common descent) hamda metabolik, rivojlanish yoʻllari va genetik materialning evolyutsiya davomida saqlanib qolganligi tufayli samarali hisoblanadi[2]. Model organizmlar yordamida olib borilgan tadqiqotlar zamonaviy tibbiyotning deyarli barcha yutuqlariga asos boʻlgan. Xususan, antibiotiklarning yaratilishi, insulinning kashf etilishi va organ transplantatsiyasi kabi yoʻnalishlar hayvon modellaridagi tadqiqotlar natijasidir.

Tarix

Tadqiqotlarda hayvonlardan foydalanish Qadimgi Yunoniston davriga borib taqaladi. Aristotel (mil. avv. 384–322) va Erazistrat (mil. avv. 304–258) tirik hayvonlarda tajriba oʻtkazgan birinchi olimlar qatoriga kiradi. XVIII va XIX asrlarda kashfiyotlar koʻlami kengaydi: Antuan Lavuazye kalorimetrda dengiz choʻchqasidan foydalanib, nafas olish yonishning bir shakli ekanligini isbotladi. Lui Paster esa 1880-yillarda qoʻylarda kuydirgi (anthrax) kasalligini oʻrganib, kasalliklarning mikrob nazariyasini namoyish etdi.

XX asr boshlarida Tomas Xant Morgan meva pashshasi (Drosophila melanogaster) ustida olib borgan ishlari orqali xromosomalarni irsiyat tashuvchisi sifatida aniqladi. /> Ushbu kashfiyot biologiyani eksperimental fanga aylantirishda hal qiluvchi rol oʻynadi. Shuningdek, 1922-yilda itlarda oʻtkazilgan tadqiqotlar natijasida insulin kashf qilindi, bu esa ilgari oʻlimga mahkum deb hisoblangan qandli diabet kasallariga hayot baxsh etdi.

1940-yillarda Jonas Solk rezus maymunlari yordamida poliomielit virusini ajratib oldi va vaksina yaratdi. Bu vaksina dunyo miqyosida poliomielitni deyarli butunlay yoʻq qilish imkonini berdi. Albert Sebin ham maymunlarda tadqiqot olib borib, vaksinani yanada takomillashtirdi.

Tanlash mezonlari

Tadqiqotchilar model organizmni tanlashda bir qancha muhim jihatlarga eʼtibor beradilar. Bu mezonlar tadqiqotning samaradorligi va iqtisodiy jihatdan maqsadga muvofiqligini belgilaydi:

  • Hajmi va parvarishlash qulayligi: Organizmni laboratoriya sharoitida saqlash oson va arzon boʻlishi kerak.
  • Avlodlar almashinuvi vaqti (generation time): Organizmlar tez koʻpayishi va qisqa vaqt ichida yangi avlod berishi kerak (masalan, meva pashshasi yoki nematodalar).
  • Genetik manipulyatsiya imkoniyati: Genlarni oʻzgartirish, transformatsiya qilish va shtammlarni koʻpaytirish usullarining mavjudligi.
  • Genom tuzilishi: Baʼzi organizmlar (masalan, pufaksimon baliq yoki xamirturush) ixcham genomga ega boʻlib, ularning DNK ketma-ketligini oʻrganish osonroq.
  • Filogenetik aloqadorlik: Evolyutsion jihatdan organizm insonga qanchalik yaqin boʻlsa (masalan, sutemizuvchilar), natijalar inson tibbiyoti uchun shunchalik qimmatli boʻladi.

Filogeniya va genetik yaqinlik

Model organizmlardan foydalanishning asosiy sababi barcha jonzotlarning genetik oʻxshashligidir. Masalan, insonlar va sichqonlar taxminan 80-100 million yil oldin umumiy ajdodga ega boʻlgan boʻlsa-da, ularning genomlari 90% dan ortiq darajada oʻxshashdir. Inson va shimpanze genomlari esa 99% ga yaqin mos keladi. Ushbu oʻxshashliklar olimlarga hayvonlardagi kasallik jarayonlarini insonlardagi holat bilan solishtirish imkonini beradi.

Kasallik modellari

Tadqiqotlarda qoʻllaniladigan hayvon modellari inson holatiga oʻxshash boʻlgan mavjud, irsiy yoki sunʼiy ravishda qoʻzgʻatilgan kasallik yoki jarohatga ega boʻlishi mumkin. Kasallik modellari quyidagi toifalarga boʻlinadi:

1. Gomologik (homologous): Insonlardagi kasallik bilan bir xil sabab, simptom va davolash usullariga ega modellar. 2. Izomorfik (isomorphic): Bir xil simptomlar va davolash usullariga ega, ammo sababi boshqacha boʻlishi mumkin boʻlgan modellar. 3. Bashorat qiluvchi (predictive): Inson kasalligining faqat bir necha jihatlari boʻyicha oʻxshash, ammo muayyan mexanizmlarni ajratib olish va bashorat qilish uchun foydali modellar.

Tajriba modellari (experimental models) eng koʻp qoʻllaniladi. Ularga misollar:

  • Miyaga qon quyilishi modeli (sichqonlarda gemorragik insultni oʻrganish uchun).
  • Neyrotoksinlar yordamida Parkinson kasalligini modellashtirish.
  • Ionlashtiruvchi nurlanish yordamida oʻsimtalarni keltirib chiqarish.
  • Plasmodium yoelii orqali inson bezgagining (malariya) modelini yaratish.

Muhim model organizmlar

Model organizmlar hayotning barcha uchta domenidan (bakteriyalar, arxeylar, evkaryotlar) va viruslardan tanlab olingan. Quyidagi jadvalda eng keng tarqalgan model organizmlar keltirilgan:

Model organizm Umumiy nomi Norasmiy tasnif Foydalanilishi (misollar)
Virus Phi X 174 ΦX174 Bakteriofag (bacteriophage) evolutsiya[3]
Prokariotlar Escherichia coli E. coli Bakteriyalar (bacteria) bakteriyalar genetikasi, metabolizm
Pseudomonas fluorescens P. fluorescens Bakteriyalar evolutsiya, adaptiv radiatsiya (adaptive radiation)[4]
Bir hujayrali evkaryotlar Dictyostelium discoideum Amyobalar (amoeba) immunologiya, xo'jayin–patogen o'zaro ta'siri (host–pathogen interaction)[5]
Saccharomyces cerevisiae Pivo achitqisi
Nonvoy achitqisi 		Achitqilar (yeast) hujayra bo'linishi, organellalar va h.k.
Schizosaccharomyces pombe Bo'linuvchi achitqi Achitqilar hujayra sikli (cell cycle), sitokinez (cytokinesis), xromosoma biologiyasi, telomeralar, DNK metabolizmi, sitoskelet tuzilishi, sanoatda qo'llanilishi[6][7]
Chlamydomonas reinhardtii Yashil suvo'tlar (green algae) vodorod ishlab chiqarish[8]
Tetrahymena thermophila, T. pyriformis Infuzoriyalar (ciliate) ta'lim,[9] biotibbiy tadqiqotlar[10]
Emiliania huxleyi Fitoplankton (phytoplankton) dengiz sirti harorati[11]
O'simliklar Arabidopsis thaliana Arabidopsis Gulli o'simliklar (flowering plant) populyatsiya genetikasi (population genetics)[12]
Physcomitrella patens Physcomitrella patens Yo'sinlar (moss) molekulyar dehqonchilik (molecular farming)[13]
Populus trichocarpa Balzamli terak Daraxt qurg'oqchilikka chidamlilik, lignin biosintezi, yog'och hosil bo'lishi, o'simliklar biologiyasi, morfologiya, genetika va ekologiya[14]
Umurtqasiz hayvonlar Caenorhabditis elegans Nematoda, To'garak qurt Qurtlar differensiallanish, rivojlanish
Drosophila melanogaster Meva pashshasi Hasharotlar (insect) rivojlanish biologiyasi (developmental biology), inson miyasining degenerativ kasalliklari[15][16]
Callosobruchus maculatus No'xat donxo'ri Hasharotlar rivojlanish biologiyasi
Umurtqali hayvonlar Danio rerio Danio-rerio Baliqlar (fish) embrional rivojlanish
Fundulus heteroclitus Fundulus heteroclitus Baliqlar gormonlarning xulq-atvorga ta'siri
Nothobranchius furzeri Turkuaz killifish Baliqlar qarish, kasalliklar, evolutsiya
Oryzias latipes Yapon guruch balig'i Baliqlar baliqlar biologiyasi, jinsni aniqlash (sex determination)[17]
Anolis carolinensis Karolin anolisi Sudralib yuruvchilar (reptile) sudralib yuruvchilar biologiyasi, evolutsiya
Mus musculus Uy sichqoni Sutemizuvchilar (mammal) inson kasalliklari modeli
Gallus gallus / G. g. domesticus Bankiv tovuqi / tovuq Qushlar (bird) embriologik rivojlanish va organogenez (organogenesis)
Taeniopygia guttata Avstraliya zebra amadini Qushlar vokal o'rganish, neyrobiologiya (neurobiology)[18]
Xenopus laevis
Xenopus tropicalis[19] 		Afrika shporli qurbaqasi
G'arb shporli qurbaqasi 		Suvda va quruqlikda yashovchilar (amphibian) embrional rivojlanish

Cheklovlar va tanqidlar

Model organizmlardan foydalanish juda foydali boʻlsa-da, uning maʼlum cheklovlari mavjud. Laboratoriya hayvonlari koʻpincha kam harakatli, semiz va glyukozaga bardoshsiz boʻlishi mumkin, bu esa inson metabolik jarayonlarini notoʻgʻri modellashtirishga olib keladi.

Shuningdek, sichqonlar va insonlarning immun tizimi oʻrtasida sezilarli farqlar mavjud. Masalan, sichqonlar baʼzi toksinlarga insonlardan koʻra chidamliroq. Laboratoriya sichqonlari koʻpincha "steril" sharoitda oʻstiriladi, bu esa ularning immun tizimini insonlarnikiga qaraganda sustroq qiladi. "Nopok" (dirty) sichqonlar — yaʼni tabiiy muhitga yaqinroq sharoitda yashaydiganlar — inson patologiyalarini oʻrganish uchun mosroq boʻlishi mumkinligi haqida qarashlar mavjud.

Etika va 3R tamoyili

Tadqiqotlarda hayvonlardan foydalanish uzoq vaqtdan beri axloqiy bahslarga sabab boʻlib keladi. Hozirgi kunda ilmiy hamjamiyat hayvonlar ustidagi tajribalarni tartibga solish uchun 3R (Replacement, Reduction, Refinement) tamoyiliga amal qiladi:

1. Oʻrin bosish (Replacement): Mumkin boʻlgan hollarda hayvonlar oʻrniga kompyuter modellari, hujayra madaniyatlari yoki "past darajali" organizmlardan foydalanish. 2. Kamaytirish (Reduction): Tajribada foydalaniladigan hayvonlar sonini minimal darajaga tushirish, ammo natijaning statistik ishonchliligini saqlab qolish. 3. Takomillashtirish (Refinement): Tajriba jarayonini hayvonlar uchun ogʻriqsiz qilish, ularning yashash sharoitini yaxshilash va stressni kamaytirish.

Shuningdek, zamonaviy tadqiqotlarda hayvonlarga muqobil sifatida in vitro (shisha idishda) oʻtkaziladigan hujayra madaniyati tadqiqotlari, kompyuter simulyatsiyalari va tasvirlash usullari (MRT, PET) kabi texnologiyalar jadal rivojlanmoqda.

Yana qarang

Manbalar

  1. ↑ Fields, S.; Johnston, M (2005-03-25). "CELL BIOLOGY: Whither Model Organism Research?". Science 307 (5717): 1885–1886. doi:10.1126/science.1108872. PMID 15790833. 
  2. ↑ Allmon, Warren D.; Ross, Robert M. (December 2018). "Evolutionary remnants as widely accessible evidence for evolution: the structure of the argument for application to evolution education". Evolution: Education and Outreach 11 (1). doi:10.1186/s12052-017-0075-1. 
  3. ↑ Vichman, Xolli A.; Braun, Seleste J. (2010-08-27). "Experimental evolution of viruses: Microviridae as a model system". Philosophical Transactions of the Royal Society B: Biological Sciences 365 (1552): 2495–2501. doi:10.1098/rstb.2010.0053. PMID 20643739. PMC 2935103. //www.pubmedcentral.nih.gov/articlerender.fcgi?tool=pmcentrez&artid=2935103. 
  4. ↑ Kassen, Ris (2009-06-24). "Toward a General Theory of Adaptive Radiation". Annals of the New York Academy of Sciences 1168 (1): 3–22. doi:10.1111/j.1749-6632.2009.04574.x. PMID 19566701. 
  5. ↑ Dann, Jo Den; Bosmani, Kristina; Barish, Karolina; Raykov, Lyudmil; Lefransua, Luiza X.; Kardenal-Muñoz, Elena; Lopes-Ximenes, Ana Tereza; Soldati, Tyerri (2018-01-04). "Eat Prey, Live: Dictyostelium discoideum As a Model for Cell-Autonomous Defenses". Frontiers in Immunology 8. doi:10.3389/fimmu.2017.01906. PMID 29354124. PMC 5758549. //www.pubmedcentral.nih.gov/articlerender.fcgi?tool=pmcentrez&artid=5758549. 
  6. ↑ Fission Yeast GO slim terms | PomBase
  7. ↑ "PomBase: a Global Core Biodata Resource-growth, collaboration, and sustainability". Genetics 227 (1). 7 May 2024. doi:10.1093/genetics/iyae007. PMID 38376816. PMC 11075564. //www.pubmedcentral.nih.gov/articlerender.fcgi?tool=pmcentrez&artid=11075564. 
  8. ↑ Batirova, Xorcheska; Xallenbek, Patrik K. (2017-03-16). "Hydrogen Production by a Chlamydomonas reinhardtii Strain with Inducible Expression of Photosystem II". International Journal of Molecular Sciences 18 (3): 647. doi:10.3390/ijms18030647. PMID 28300765. PMC 5372659. //www.pubmedcentral.nih.gov/articlerender.fcgi?tool=pmcentrez&artid=5372659. 
  9. ↑ Smit, Joshua J.; Vayli, Emili A.; Kassidi-Xenli, Donna M. „Tetrahymena in the Classroom“, . Tetrahymena Thermophila, Methods in Cell Biology, 2012 — 411–430-bet. DOI:10.1016/B978-0-12-385967-9.00016-5. ISBN 978-0-12-385967-9. 
  10. ↑ Stefanidu, Mariya „The use of the protozoan Tetrahymena as a cell model“, . Protozoa: Biology, Classification and Role in Disease. Nova Science Publishers, 2014 — 69–88-bet. ISBN 978-1-62417-073-7. 
  11. ↑ Filding, Samuel R. (March 2013). "Emiliania huxleyi specific growth rate dependence on temperature". Limnology and Oceanography 58 (2): 663–666. doi:10.4319/lo.2013.58.2.0663. 
  12. ↑ Platt, Aleksandr; Xorton, Mettyu; Xuan, Yu S.; Li, Yan; Anastasio, Alison E.; Mulyati, Ni Vayan; Ogren, Jon; Bossdorf, Oliver et al. (2010-02-12). "The Scale of Population Structure in Arabidopsis thaliana". PLOS Genetics 6 (2). doi:10.1371/journal.pgen.1000843. PMID 20169178. PMC 2820523. //www.pubmedcentral.nih.gov/articlerender.fcgi?tool=pmcentrez&artid=2820523. 
  13. ↑ Bolender, Lennard L.; Parsons, Juliana; Xornstayn, Sebastian N. W.; Rempfer, Kristina; Ruis-Molina, Nataliya; Lorents, Timo; Rodriges Yankke, Fernando; Figl, Rudolf et al. (2020-12-18). "Stable Protein Sialylation in Physcomitrella". Frontiers in Plant Science 11. doi:10.3389/fpls.2020.610032. PMID 33391325. PMC 7775405. //www.pubmedcentral.nih.gov/articlerender.fcgi?tool=pmcentrez&artid=7775405. 
  14. ↑ Vullshleger, Sten D.; Veston, D. J.; Difatsio, S. P.; Tuskan, G. A. (April 2013). "Revisiting the sequencing of the first tree genome: Populus trichocarpa | Tree Physiology | Oxford Academic". Tree Physiology 33 (4): 357–364. doi:10.1093/treephys/tps081. PMID 23100257. https://academic.oup.com/treephys/article/33/4/357/1716508. 
  15. ↑ Lindkvist, Syuzan L.; Bonini, Nensi M. (22 Jun 2006). "Parkinson's Disease Mechanism Discovered". Science Express (Howard Hughes Medical Institute). https://www.hhmi.org/news/parkinsons-disease-mechanism-discovered. Qaraldi: 11 Jul 2019. Model organizmi]]
  16. ↑ Kim, X; Rafael, A; Ladu, E; Makgerk, L; Veber, R; Troyanovski, J; Li, V; Finkbayner, S et al. (2014). "Therapeutic modulation of eIF2α-phosphorylation rescues TDP-43 toxicity in amyotrophic lateral sclerosis disease models". Nature Genetics 46 (2): 152–60. doi:10.1038/ng.2853. PMID 24336168. PMC 3934366. //www.pubmedcentral.nih.gov/articlerender.fcgi?tool=pmcentrez&artid=3934366. 
  17. ↑ Zigfrid, K.R. „Molecular and Chromosomal Aspects of Sex Determination“, . Reference Module in Life Sciences, 2017. DOI:10.1016/B978-0-12-809633-8.03245-3. ISBN 978-0-12-809633-8. 
  18. ↑ Mello, Klaudio V. (2014). "The Zebra Finch, Taeniopygia guttata: An Avian Model for Investigating the Neurobiological Basis of Vocal Learning". Cold Spring Harbor Protocols 2014 (12): 1237–1242. doi:10.1101/pdb.emo084574. PMID 25342070. PMC 4571486. //www.pubmedcentral.nih.gov/articlerender.fcgi?tool=pmcentrez&artid=4571486. 
  19. ↑ „JGI-Led Team Sequences Frog Genome“. GenomeWeb.com. Genome Web (2010-yil 29-aprel). 2011-yil 7-avgustda asl nusxadan arxivlangan. Qaraldi: 2010-yil 30-aprel.

Qoʻshimcha adabiyotlar

  • Goldstein, Bob; King, Nicole (2016). "The Future of Cell Biology: Emerging Model Organisms". Trends in Cell Biology.
  • Marx, Vivien (2014). "Models: stretching the skills of cell lines and mice". Nature Methods.

Tashqi havolalar

"https://ziyosfera.uz/index.php?title=Model_organizmi&oldid=620624" dan olindi