Modelo organismoa

Modelo organismoak fenomeno biologikoak ikertzeko abantailak eskaintzen dituzten eta era zabalean erabiltzen diren espezieak dira. Modelo organismoetan egindako ikerketek beste organismo batzuen funtzionamendua azaltzea dute helburu. Organismo biziak edo hauen ehunak erabiltzen dira modelo bezala, sarri gizakien gaixotasunak ikertzeko, gizakia bera erabiltzea bidera ezina delako. Estrategia hau erabilgarria da eboluzioan zehar egon den bide metabolikoen eta material genetikoaren kontserbazioagatik.

Modelo organismoak ikertuz lortzen den informazioaren estrapolazioa organismo batetik bestera kontuz egin behar da, prozesuek ez dutelako zertan erabat berdinak izan behar.

Historia 
Antzinako Grezian eman ziren esperimentuetan modelo organismoak erabiltzeko lehen urratsak. Aristoteles (k.a. 384-322) eta Erasistratus (k.a. 304-258) izan ziren beren esperimentuetan animalia biziak erabiltzen lehenetarikoak. Hala ere, modelo organismoen erabilerak Charles Darwin eta Gregor Johann Mendel eta beren hautapen natural eta herentziaren genetikari buruzko lanekin hartu zuen indarra.

XVIII eta XIX. mendeetako aurkikuntzen artean, esate baterako, Antoine Lavoisier-ek arnasketa erreketa prozesu bat zela frogatzeko untxi bat kalorimetro baten barruan sartu zuenekoa ageri da.

Modelo organismoak erabiltzeko joera horrek jarraipena izan zuen XX. mendean ere. Zabalduenetariko bat eta erabiltzen lehenetariko bat frutaren eulia, Drosophila melanogaster, izan zen eta honen jarraian etorri ziren Escherichia coli, arratoiak, tabakoaren mosaikoaren birusa, atabar.

Modelo organismoak ikertuz egin da medikuntza modernoko aurkikuntza ugari. Giza fisiologia eta biokimika arloetako oinarrizko ezagutzak lortzeko erabiliak izan dira eta garrantzia izan dute neurozientzian eta gaixotasun kutsakorren ikerketan.

Aukeraketa 
Sarritan, esperimentuetan maneiatzeko errazak direnaren arabera hautatzen dira modelo organismoak. Orokorrean, honako ezaugarriak izaten dituzte: bizi-ziklo motza, manipulazio genetikorako abantailak eta laborategiko baldintzetan biziraun eta garatu ahal izatea. Zenbait kasutan genoman dituzten berezitasunek modelo organismoaren genomaren sekuentziazioa errazten dute, esate baterako, DNA errepikakor gutxi edukitzeak edo genoma trinkoa izateak (adibidez, legamiek edo zebra arrainak). Organismo bat modelo bezala erabiltzeko kontuan hartzen diren beste ezaugarri batzuk dira: tamaina, belaunaldien arteko denbora, eskuragarritasuna, maneiagarritasuna, genetika, mekanismoen kontserbazioa edota euren mantentze, manipulazio edo elikadurak eragiten dituen inbertsioak. Gaur egun, biologia konparatiboaren erabilera handitu denez, zenbait ikertzailek dibertsifikazio zabalagoko familietako modelo organismoak bilatu dituzte.

Filogenia eta harreman ebolutiboa 
Modelo organismoak ikerketan erabiltzearen arrazoi nagusienetako bat organismo guztiek elkarrekin harreman ebolutiboren bat dutenaren printzipioa da.

Antzekotasun proteomikoak eta genomikoak erabiltzen dira zuhaitz filogenetikoak eraikitzeko. Hauen bidez, espezieen arteko alderaketak egin eta beraien arteko erlazio ebolutiboak aurki daitezke. Horrelako azterketatan oinarrituta proposatu da, esaterako, txinpantzeek eta gizakiek orain dela 6 milioi urte izan zutela azken arbaso komuna. Gizakien gertuko ahaide bezala, txinpantzeen bidez informazio baliagarria lor daiteke pertsonon gaixotasunak kontrolatzen dituzten mekanismoen inguruan (gure genomaren %99 elkarbanatzen dugu txinpantzeekin). Hala ere, ez da ohikoa ikerketarako txinpantzeak erabiltzea. Modelo animalia erabiliena arratoia da. Arratoiekin genomaren %90 inguru elkarbanatzen dugu.

Erabilera 
Modelo organismo ugari dago. Biologia molekularrean erabiltzen lehenetarikoa Escherichia coli bakterioa izan zen, gizakien digestio sistemako bakterioetako bat. Escherichia coli infektatzen duten bakteriofago batzuk ere bakterioen egitura genikoa ikertzeko erabilgarriak izan dira (adibidez Lambda eta T4 fagoak). Hala ere, eztabaidagarria da bakteriofagoak modelo organismotzat har daitezkeen, birusak diren heinean beren kabuz ugaltzeko gai ez direlako.

Eukarioten artean, zenbait legami, gehienbat Saccharomyces cerevisiae, zelulen biologian eta genetikan erabiliak izan dira erraz eta azkar hazten direlako. Legamien ziklo zelularra gizakienen antzekoa da eta proteina homologoen bidez erregulatuta dago. Bestalde, Saccharomyces cerevisiae mitosi asimetrikoa aztertzeko modelo organismo nagusietako bat da. Fruituaren eulia ere, Drosophila melanogaster, organo eta ehun ezberdinen garapena aztertzeko ikertua izan da hazteko erraza delako eta begi bistaz ikus daitezkeen jaiotzatiko ezaugarriak dituelako. Caenorhabditis elegans nematodoa, berriz, banako heldu bakoitzak zelula kopuru finkoa duenez (959), anomaliak edo irregulartasunak eta garapena ikertzeko erabili ohi da.

Modelo organismo erabilienak

Gaixotasunak ikertzeko modelo organismoak 
Ikerketa mota honetarako animaliak izaten dira modelo ohikoenak. Hauek, gaixotasuna berezkoa edo eragindakoa izan dezakete edota gizakiaren antzeko zauria. Modelo hauek gizakietan aztertu ezingo liratekeen gaixotasunaren egoerak eta faseak aztertzea ahalbidetzen die ikertzaileei, gizakietan eragozpen etikoak eragingo lituzketen prozedurak erabil daitezkeelako.

Gizakien gaixotasunen ikerketan erabiliko den organismoak antzekotasunen bat izan ohi du gizakiekin gaixotasunari edo gaixotasunaren tratamenduari erantzuterako orduan. Modelo idealenak etiologian (eragilearen akzio mekanismoa) eta fenotipoan (sintoma eta aztarna) gizakiaren antzekoak direnak dira. Baina gaixotasun konplexuak ikertzeko sistema sinplifikatuak bilatzen dira. Adibidez, gaixotasunaren eboluzioaren pauso desberdinak modu isolatuan aztertzeko aukera ematen dutenak.

1987. urtean Davidson eta lankideek adierazi zuten ikerketarako modelo bat aukeratzerako orduan bederatzi kontsiderazio hartu behar zirela kontuan:

 Analogo bezala egokitzea. Modeloak informazioa ezagutu nahi den organismoarekin antzekotasuna eduki behar du ezaugarriren batean.
 Informazioa transferigarria izatea. Modelo batekin lortutako informazioa beste organismo batean aplikagarria izan behar da.
 Emaitzak orokortzea posible izatea. Aurreko puntuarekin lotuta, modelo batekin lortutako informazioa organismo multzo batean aplikagarria izan behar da, eta ez kasu partikular batean bakarrik.
 Organismoen uniformetasun genetikoa.
 Propietate biologiko orokorren ezagutza. Modeloaren propietate biologiko orokorrak ezagunak izan behar dira.
 Kostua eta erabilgarritasuna. Aukeratutako modeloa ikertzeak dakarren kostua lortu nahi den informazioaren erabilgarritasunaren araberakoa izan behar da.
 Esperimentuetan erabiltzeko maneiagarriak eta moldakorrak izatea.
 Ondorio ekologikoak. Modeloaren ikerketak ez du ondorio ekologiko kaltegarririk ekarri behar.
 Inplikazio etikoak. Modeloa erabiltzeak ez ditu eragozpen etikoak ekarri behar.

Gaixotasunak ikertzeko erabiltzen diren organismoak hiru multzotan bereiz daitezke:
homologoak, isomorfoak eta prediktiboak. Modelo homologoek gaixotasunaren iturburua, sintomak eta tratamendua elkarbanatzen dituzte gizakiekin; isomorfoek sintomak eta tratamendua; eta prediktiboek alderdi gutxi batzuetan bakarrik dituzte antzekotasunak baina isolagarriak izaten dira eta gaixotasunaren mekanismoaren iragarpenak egiteko balio dute.

Baina honez gain, beste sailkapen orokorrago bat ere egin daiteke: esperimentalak, espontaneoak, negatiboak eta umezurtzak.

Modelo esperimentalak dira ohikoenak. Hauek fenotipoan edo tratamenduaren erantzunean dute antzekotasuna gizakiekin. Baina gaixotasunaren eragina laborategian artifizialki eragiten zaie. Modelo espontaneoen kasuan, gaixotasuna gizakienaren analogoa da baina, ikertzen den animalian naturalki sortzen da. Ez dira ohikoak, baina informazio ugari lor daiteke. Modelo negatiboak kontrol animaliak izaten dira eta emaitza esperimentalak balidatzeko erabilgarriak dira. Modelo umezurtzak berriz, giza analogorik ez dagoen eta ikertutako animalietan bakarrik ematen diren gaixotasunei dagozkie.

Primateen eta genetikoki gizakiaren antzekoak diren beste zenbait ugaztunen genoma geroz eta hobeto ezagutzeak, genetikoki eraldatutako ehunak, organoak edota giza gaixotasunak espresatzen dituzten animaliak sortzea ahalbidetzen du. Honela, gaixotasun modelo sendo edo irmoagoak lortuz.

Mugak 
Ikerketa biomedikoan erabiltzen diren zenbait modelo animalia, esaterako, sagua eta arratoia, sedentarioak eta glukosarekiko intolerantzia dutenak izan daitezke. Hauek gizakien prozesu metabolikoetarako eta gaixotasunetarako modelo organismo bezala erabiltzeak arazoak ekar ditzake dietaren bidez eskuratutako energia eta ariketa fisikoak eragina izan dezaketelako. Bestalde, ezberdintasunak egongo dira modelo organismoaren eta ulertu nahi den organismoaren immunitate sistemetan, beraz, estimulu beraren erantzunean ezberdintasunak egon daitezke.

Alternatibak 
Modelo organismoak ikertzearen kostuak, mantentzeak eta emaitzen aplikagarritasun konplexuak, beste metodo batzuk sortzea eragin du. Zelulen kulturak eta in vitro ikerketek esaterako, zelula biziaren fisiologia mantentzen dute eta ez dute animalien sakrifiziorik eskatzen.

Erreferentziak

Kanpo estekak 

Biologia aplikatua
Eredu zientifikoak
Eredu organismoak