Model organizmi

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. 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. 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) Phi X 174ΦX174 Bakteriofag (bacteriophage)evolutsiya  Escherichia coliE. coli Bakteriyalar (bacteria)bakteriyalar genetikasi, metabolizm Pseudomonas fluorescensP. fluorescens Bakteriyalarevolutsiya, adaptiv radiatsiya (adaptive radiation)  Dictyostelium discoideum Amyobalar (amoeba) immunologiya, xo'jayin–patogen o'zaro ta'siri (host–pathogen interaction) Saccharomyces cerevisiae Pivo achitqisiNonvoy 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'llanilishiFission Yeast GO slim terms | PomBase Chlamydomonas reinhardtii Yashil suvo'tlar (green algae)vodorod ishlab chiqarish Tetrahymena thermophila, T. pyriformis Infuzoriyalar (ciliate)ta'lim, biotibbiy tadqiqotlar Emiliania huxleyi Fitoplankton (phytoplankton)dengiz sirti harorati  Arabidopsis thaliana Arabidopsis Gulli o'simliklar (flowering plant)populyatsiya genetikasi (population genetics) Physcomitrella patens Physcomitrella patens Yo'sinlar (moss) molekulyar dehqonchilik (molecular farming) Populus trichocarpa Balzamli terak Daraxtqurg'oqchilikka chidamlilik, lignin biosintezi, yog'och hosil bo'lishi, o'simliklar biologiyasi, morfologiya, genetika va ekologiya  Caenorhabditis elegansNematoda, To'garak qurt Qurtlardifferensiallanish, rivojlanish Drosophila melanogaster Meva pashshasi Hasharotlar (insect)rivojlanish biologiyasi (developmental biology), inson miyasining degenerativ kasalliklari Callosobruchus maculatus No'xat donxo'ri Hasharotlarrivojlanish biologiyasi  Danio rerio Danio-rerio Baliqlar (fish)embrional rivojlanish Fundulus heteroclitus Fundulus heteroclitus Baliqlar gormonlarning xulq-atvorga ta'siri Nothobranchius furzeri Turkuaz killifish Baliqlarqarish, kasalliklar, evolutsiya Oryzias latipes Yapon guruch balig'i Baliqlarbaliqlar biologiyasi, jinsni aniqlash (sex determination) 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) Xenopus laevisXenopus tropicalis Afrika shporli qurbaqasiG'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 

 Hayvonlarda tajriba oʻtkazish
 Genetika
 Evolyutsion biologiya
 Genom loyihasi

 Manbalar 

 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 

 NIH model organizmlar resursi
 Nokaut sichqonlar loyihasi (KOMP)
 FlyBase — Drosophila genetikasi maʼlumotlar bazasi