目前常用的发育生物学模式生物有哪些，其共同特征是什么

生物学家通过对选定的生物物种进行科学研究，用于揭示某种具有普遍规律的生命现象，此时，这种被选定的生物物种就是模式生物。比如，孟德尔在揭示生物界遗传规律时选用豌豆作为实验材料，而摩尔根选用果蝇作为实验材料，在他们的研究中，豌豆和果蝇就是研究生物体遗传规律的模式生物。由于进化的原因，许多生命活动的基本方式在地球上的各种生物物种中是保守的，这是模式生物研究策略能够成功的基本基础。选择什么样的生物作为模式生物首先依赖于研究者要解决什么科学问题，然后寻找能最有利于解决这个问题的物种。19世纪末20世纪初，人们就发现，如果把关注的焦点集中在相对简单的生物上则发育现象的难题可以得到部分解答。因为这些生物更容易被观察和实验操作，因此，除了在遗传学研究外，模式生物研究策略在发育生物学中获得了非常广泛的应用，一些物种被大家公认为优良的模式生物，如线虫、果蝇、非洲爪蟾、蝾螈、小鼠等。

随着人类基因组计划的完成和后基因组研究时代的到来，模式生物研究策略得到了更加的重视。基因的结构和功能可以在其它合适的生物中去研究，同样人类的生理和病理过程也可以选择合适的生物来模拟。

目前在人口与健康领域应用最广的模式生物包括，噬菌体、大肠杆菌、酿酒酵母、秀丽隐杆线虫、海胆、果蝇、斑马鱼、爪蟾和小鼠。在植物学研究中比较常用的有，拟南芥、水稻等

随着生命科学研究的发展，还会有新的物种被人们用来作为模式生物。但它们会有一些基本共同点：

1）有利于回答研究者关注的问题，能够代表生物界的某一大类群；

2）对人体和环境无害，容易获得并易于在实验室内饲养和繁殖；

3）世代短、子代多、遗传背景清楚；

4）容易进行实验操作，特别是具有遗传操作的手段和表型分析的方法。

空间转录组技术的应用

干细胞和发育生物学

发育生物学(developmental biology)是应用现代生物学的技术研究生物发育机制的科学。它主要研究多细胞生物的发生、受精、胚胎发育、生长到衰老和死亡，即生物个体发育(ontogent)中生命现象发展的机制。同时，也研究生物种群系统发生(systematics development)的机制。发育生物学不同于传统的胚胎学(embryology)，而是20世纪50年代以后，由于分子生物学、细胞生物学、遗传学及生物化学等其他生命学科的发展和与胚胎学的相互渗透，才逐渐发展和形成的一门新兴的生命科学。

一、发育生物学的历史回顾

古代哲人的发育理念

用科学方法解释发育可以追溯到公元前5世纪的希腊哲人希波克拉底(Hippocrates)(公元前460,337)。他是位医生，首次对鸡胚进行了发育观察。依据当时流行的理念，他试图用热、湿和固化的效应来解释发育。大约一个世纪后，由于希腊圣贤亚里士多德(Aristotle，公元前384,322)的创造性研究，胚胎学获得了高度发展，研究对象涉及脊椎动物和无脊椎动物，并提出了有性生殖和无性生殖及胚胎的各个部分是如何形成的等千载难解的生物学问题。他认为胚胎发育有2种可能性:一种是先成论(preformation)，即胚胎中的每件东西从一开始就预先形成好了，发育期间只是简单地放大;另一种是后成论，并形象地比喻为织网(knitting of a net)。

先成论与后成论的持久论战

2000多年前亚里士多德提出的两种发育理念对后来的学者产生了深刻影响，直到18世纪，先成论和后成论仍然是科学界争论的焦点。特别是17世纪和18世纪，虽然科学之风已在西欧兴起，但由于长期以来教会神创思想的影响，学界仍然迷恋于有着神创理念的先成论。即使是那些已

对动物胚胎发育进行过详细观察的学者也是如此，

如17世纪伟大的意大利胚胎学家Marcello

Malpighi虽对鸡胚发育进行过精确描述，由他描绘

的鸡胚发育图是胚胎学和发育生物学的经典，迄今

仍被绝大多数教科书所引用，但他仍然不可能以他

自己的观察证据从先成论的理念中解放出来。有些

先成论者甚至认为精子头部包裹着业已形成的胎

儿，并绘出了富有幻想的图画，即一个大头的小人，

两臂抱膝，蹲在精子里面(图1)。直到19世纪，

由于生物学上有关生命有机体(包括胚胎)都是由

细胞组成的这一重大发现，先成论才销声匿迹，绝

大多数胚胎学开始趋同后成论的理念，认为亚里士

多德关于后成论的推论和论断时正确的。

空间转录组学（Spatial Transcriptomics）是一种革命性的技术，它允许研究者不仅能够了解组织中哪些基因在表达，还能了解它们在组织中的确切位置。这种技术结合了成像和基因表达分析，可以在单细胞水平上解析组织样本的空间分布模式。

应用领域：

一、肿瘤生物学：

1.肿瘤微环境研究：

空间转录组学可以揭示肿瘤和周围微环境之间的相互作用，帮助理解不同细胞类型在肿瘤进展中的作用。

2.异质性分析：

揭示肿瘤内部的细胞异质性，理解不同细胞克隆之间的空间分布。

二、发育生物学：

1.细胞命运决定：

研究在发育过程中细胞如何根据它们的空间位置做出特定的命运决定。

2.组织形态发生：

观察在形态发生过程中基因表达的空间和时间模式。

三、神经科学：

1.脑结构映射：

空间转录组学有助于详细地映射大脑各区域的细胞类型和基因表达模式。

2.神经通路研究：

通过理解基因表达在脑内不同区域的分布，推断神经通路的功能。

四、疾病诊断和治疗：

1.生物标记物的发现：

在组织中准确地定位疾病相关的基因表达模式，有助于发现新的生物标记物。

2.个性化医疗：

了解疾病的空间表达模式可能有助于定制更有效的治疗方案。

五、组织工程和再生医学：

1.组织修复和再生：

监测细胞在修复过程中的空间动态和组织再生过程中基因表达的变化。