1
模式生物是什么?
模式生物是一种可以用来研究和揭示某些有机体基本规律的生物现象的生物。根据研究目的的不同,选择合适的模式生物是非常重要的。比如在遗传学和发育生物学中,线虫、果蝇、小鼠等。都是比较合适的选择;在人口和健康领域,斑马鱼、果蝇、美丽隐杆线虫等。是典型的应用。植物学研究中常用的,如拟南芥、稻谷等。
所选模式生物一般具有以下几个共同特征;
有利于回答研究者关心的问题,生理特征可以代表生物界的某一大类群体;
世代短小,后代多,易于在实验室饲养繁殖,遗传背景清晰;
实验操作简单,特别是遗传操作和表型分析。
下面是一些典型的模式生物类型:
(1)斑马鱼
它具有繁殖能力强、试管婴儿和发育、胚胎透明、性成熟周期短、个人小编养殖等诸多特点。它是探索毒理学、胚胎发育机制、基因功能和疾病发病机制的理想选择。
(2)美丽的隐杆线虫
无脊椎动物中的美丽隐杆线虫是一种食用细菌的线性动物,体长1毫米,通透,主要以雌雄同体的形式存在,体细胞数量稳定,特定细胞位置固定,是目前唯一可以追溯到体内每个细胞的生物。它广泛应用于胚胎发育、性别决定、细胞坏死、行为和神经生物学研究,也是研究衰老和寿命最重要的模式生物。
(3)果蝇
黑腹果蝇在昆虫纲中繁殖迅速,产量多,染色体少(只有4对)、易于进行基因定位和操作,易诱导突变表,是研究遗传和发展的重要模式动物。
(4)小鼠
它属于哺乳动物纲、啮齿动物、鼠科动物和老鼠。它们小、温顺、易于饲养,具有与人类发育阶段和组织解剖结构相似的特点。此外,老鼠基因与人类基因高度相同,99%的人类基因可以在老鼠基因组中找到相应的基因,因此成为分析人类基因功能、研究人类疾病最重要的模式生物,是当今世界上最详细的哺乳实验动物。
2
生物成像的方式难点
(1)要兼顾宏观和微观观察。斑马鱼、果蝇、小鼠等模式的生物尺寸较大,有一定的厚度和尺寸。一般的生物显微镜不能满足整体宏观观察的需要,所以需要使用长工作距离、大视野、大焦深的体视显微镜;但是,在微观观察样品切片时,体视显微镜的放大率是不够的,需要组合生物显微镜进行处理。一般来说,生物学研究需要结合这两种显微镜。
(2)荧光成像对仪器提出了更高的要求。在模式生物研究中,经常使用荧光染色或荧光素来标记特定的目标物质或器官。在显示图像时,需要有高度特异性的莹光信号,不能相互混合,影响成像质量。这就要求合理选择染料,使用合适的滤光片组。生物显微镜可以轻松满足莹光需求,但很难满足体视显微镜的需求。由于体视荧光显微镜并不常见,很多体视显微镜无法升级安装莹光模块和滤光片组,或者初级物镜质量不理想,需要注意选择MZX81等完善方案。
(3)荧光成像对相机提出了更高的要求。荧光成像用于模式生物研究有两个挑战:光毒性和显像速度。一些单细胞或少量细胞的模式生物对光毒性特别敏感。为了缩短显像时间,关闭不必要的波段,防止光毒性的积累对其健康造成危害,长时间的照射和紫外波段造成的光毒性。另一方面,一些研究可能需要动态观察目标,低灵敏度的相机帧率会导致无法观察。这需要尽可能高的灵敏度相机。