كانت ذبابة الفاكهة أول كائن نموذجي حقيقي. منذ ذلك الحين، تمت إضافة العديد من الحيوانات والنباتات والميكروبات الأخرى إلى مجموعة الكائنات الحية العلمية.
يتطلب تصميم التجارب قدرا كبيرا من التفكير والدقة. بالنسبة لمجالات مثل الرياضيات والفيزياء والكيمياء، فإن تصميم التجارب يتطلب فقط الموضوع الذي تتم دراسته. وهذه التجارب لا تُشعر بأي ألم لأنها لا تحتاج حيوانات للتجارب، كما أنه لا يتغير جذريا من عينة إلى أخرى (نحن نتجاهل العالم الغريب لفيزياء الكم هنا لأنه، لنكن صريحين، لا أحد يعرف حقا ما هو يحدث على هذا النطاق).
ولكن تجارب علم الأحياء خطيرة.
موضوع علم الأحياء هو الحياة. على الرغم من وجود الحياة في كل مكان، إلا أنه من الصعب تجربتها. تبدو كل أنواع الحياة مختلفة بشكل يثير الحيرة.
على الأرض، توجد نباتات بأوراق الشجر، وحشرات بستة أرجل، وطيور مصقولة بالريش، وثعابين زاحفة، وثدييات تمشي. تتخذ الحياة في البحر أشكالا أكثر غرابة. العالم المجهري غريب بقدر ما هو بسيط. لسنوات، كان العلماء في حيرة من إحتمال دراسة هذه الحياة التي لا يبدو أنها تتبع أي قواعد عالمية.
لتكون قادرا على فهم هذا التنوع بشكل أفضل، بدأ العلماء في إختيار ممثلي الحياة. إختاروا كائن واحد يمكن تجربته، وذكروا أن النتائج تنطبق إلى حد ما على أشكال الحياة الأخرى المماثلة. بهذه البساطة كما يبدو في الكتابة، فقد إستغرق العلم بعض الوقت حتى يفهم حقا كيفية دراسة الحياة المنتشرة في جميع أنحاء الكوكب.
* أول الكائنات الحية التي بدأ العلماء التجارب عليها.
كما هو الحال مع العديد من المسارات التاريخية، يبدأ هذا مع الإغريق القدماء. إكتشف "أرسطو وإيريس ستراتوس" الإختلافات التشريحية بين أنواع الحيوانات المختلفة من خلال إجراء بعض التشريحات على حيوانات مختلفة. لم يكن هناك تقدير لأي حيوان يتم إختياره أو أي وجهة معين للدراسة.
كان الرجال من العلم (في العادة في تلك الأيام، للأسف) مثل الأطفال الصغار الذين يعبثون بالألعاب بشكل عشوائي ليروا كيف كانوا يبدون من الداخل إلى الخارج.
عمل أطباء مثل "أبقراط وجالينوس" مع الجثث ودرسوا البشر المصابين بأمراض مختلفة لمعرفة المزيد عن حالة الإنسان. لقد كتبوا أطروحات ضخمة عن ملاحظاتهم التي من شأنها أن تمهد الطريق للطب الحديث.
ومع ذلك، فإن الإختبار على جسم الإنسان لم يكن بالأمر السهل. أخلاقيا، كان من الغير قانوني إجراء تشريح على الجثث الميتة (مما دفع العلماء إلى شراء الموتى بشكل غير قانوني من حفار القبور)، وكان من الكُفر إجراء تشريح حي. لدراسة الشكل البشري، إضطر الكثيرون إلى إستخدام الحيوانات الأليفة التي كانت متاحة لهم في ذلك الوقت.
لحسن الحظ، قد حدث تحول بطيء ولكنه ثابت في التحقيق البيولوجي. في القرنين الثامن عشر والتاسع عشر، بدأ العلماء في إجراء تجارب على كائنات حية معينة. إستخدم "أنطوان لافوازييه" الخنازير.و كانت الأغنام (المصابة بالجمرة الخبيثة) هي الحيوان المفضل لدى "لويس باستير" لصياغة نظرية جرثومة المرض.
في مطلع القرن التاسع عشر، بعد إعادة اكتشاف عمل "جريجور مندل" الرائع حول ميراث البازلاء، بدأ العلماء رحلة البحث بنشاط عن كائنات حية نموذجية. كان "مندل" قد درس بعناية أي نبات سيجري تجاربه عليه وشرح أسبابه بالتفصيل في عمله. العمل والتحقيق الحاد في العالم تحت المجهر الذي قام به "مندل" قد دفع العلماء عن غير قصد إلى التفكير بعناية أكبر في الحياة التي كانوا يعملون بها.
* قائمة بالكائنات الحية النموذجية المستخدمة في علم الأحياء.
كان تنوع الحيوانات المستخدمة في البحث واسعا. كان كائن الحي متاحا بسهولة في المختبر، ويسهل التعامل معه نسبيا، وغير مكلف (إن أمكن). لم يكن هناك جهد منسق لتنظيم العمل على كائن حي كمثال لمملكة الحيوانات الأكبر (وبالتالي، العالم الحي).
غالبا ما يوجه السؤال إلى أن إستخدام كائن حي معين يمكن أن يفيد في تقديم إجابة معينة. تم إستخدام بعض الحيوانات بشكل متكرر أكثر من غيرها، مثل القوارض والكلاب والدجاج.
1. ذبابة الفاكهة "Drosophila melanogaster".
تغير كل هذا عندما بدأ "توماس هانت مورغان" عمله على ذبابة الفاكهة في حوالي عام 1906.
كان "مورغان" يعمل في جامعة كولومبيا بهدف البحث في المجال الجديد للميراث المندلي ونظرية الكروموسومات في الوراثة. حاول العمل مع الفئران ومراقبة ألوانها، لكنه كان غير راضي عن النتائج التي تحققت. بطريقة ما (يقول البعض أن أحد الزملاء أوصى بذلك)، إكتشف "مورغان" ذبابة الفاكهة. بدأ في تربية هذه الذباب بعناية فائقة ودقة. لقد عمل في المشروع لمدة عامين قبل أن ترفع طفراته ذات العيون البيضاء رؤوسها.
هذه الطفرات لم توصل مربيها إلى الشهرة فحسب، بل رفعت أيضا نوعها. سرعان ما أصبحت ذبابة الفاكهة السوداء عنصرا أساسيا للباحثين الذين يتطلعون إلى دراسة علم الوراثة. كانت صغيرة وسهلة التكاثر والمحافظة عليها، وكان العديد من الطفرات مرئية من خلال الملاحظة دون أي معدات فاخرة.
إستمرت ذبابة الفاكهة في الفوز بجوائز نوبل للعديد من الباحثين، ليس فقط في مجال علم الوراثة، ولكن أيضا في علم الأعصاب وعلم الأحياء التنموي. كانت طفرات ذبابة الفاكهة منتشرة في كل مكان ويبدو أن العلماء ببساطة لا يستطيعون الحصول على ما يكفي من هذه الذبابة.
ذبابة الفاكهة هي أبرز الكائنات الحية النموذجيه المستخدمه في التجارب. بعد فترة وجيزة من ذبابة الفاكهة، بدأ العلماء في بذل المزيد من الجهود للعثور على الكائنات الحية النموذجية الأخرى وإستخدامها. ساعد هذا في تقدم البحث حول أساسيات علم الأحياء بشكل أسرع من أي فترة أخرى من البحث العلمي.
2. الربداء الرشيقة "Caenorhabditis elegans".
هي ديدان صغيرة بحجم 1 مم وذات 959 خلية جسدية (غير جنسية) تسمى الربداء الرشيقة، وأدت إلى فهم العلماء لكيفية موت الخلايا. اليوم، تساعد هذه الديدان الصغيره سريعه التكاثر والتي يسهل علي الباحثين تربيتها في فحص الجهاز العصبي والشيخوخة والموت.
3. القوارض.
تم إستخدام فئران المختبر المشهورة. حيث ساعدتنا الفئران والقوارض بشكل عام في التحقيق بشكل كبير في سلوكيات مثل الخوف والإنجذاب.
تشترك الفئران أيضا في الكثير من العوامل الوراثية مع البشر. وهذا يجعلهم نماذج حيوانية جيدة لإختبار الأدوية واللقاحات قبل أن يصلوا إلى مرحلة التجارب البشرية.
4. الإشريكية القولونية "Escherichia coli".
على نطاق أصغر، أجابت الخميرة والبكتيريا الإشريكية القولونية (المعروفة أيضا باسم E.coli) على الأسئلة على المستوى الخلوي والجزيئي.
5. كائنات أخرى.
يتم دراسة أجنة الدجاج لإستكشاف كيف يمكن لخلية واحدة أن تصبح دجاجة حية تتنفس، وإضافة أحدث وهي سمكة الزرد، التي أصبحت شائعة عند دراسة الجهاز العصبي وسلوك الحيوان.
لا يمكن لخطوط الخلايا الفردية أن تفسر بعض الأحداث الغريبة التي تحدث في الطبيعة. تمتلك رأسيات الأرجل (الحبار، الأخطبوط، نوتيلوس) نظاما عصبيا معقدا ومثيرا للإهتمام يمكن دراسته بشكل مكثف لفهم الخلايا العصبية. يتمتع حبار هاواي "Bobtail" بعلاقة تكافلية مع البكتيريا المضيئة، ودماغ كبير جدا (على الأقل بالنسبة لحجم جسمه).
يمكن للديدان المستوية، والسمندل، وقنفذ البحر تجديد أجزاء جسمها، وهو مجال بحث لا يزال في مراحله الأولى. إنخفضت تكاليف تسلسل الجينوم، كما أن تقنية مثل كريسبر "CRISPR" تجعل من الممكن إستخدام المزيد من الكائنات غير التقليدية للدراسة بطرق أعمق!
تمت دراسة كل من هذه الكائنات ووصفها بشكل مكثف من قبل خبراء في جميع أنحاء العالم. حيث تم توضيح جينوماتها وملاحظة دورات حياتها. تم إكتشاف كل حيلة، مما منح العلماء حرية غير مسبوقة للإبداع في عملهم.
* الإستنتاج.
على الرغم من أن العديد من الباحثين ما زالوا يستخدمون الحيوانات والنباتات والميكروبات للعثور على إجابات، فإن التركيز ينتقل إلى إستخدام الخلايا الجذعية المحفزة ومزارع الأنسجة المعزولة. يوفر العمل على خطوط الخلايا الفردية التحرر من القيود الأخلاقية لإستخدام الكائنات الحية النموذجية في البحث. يمكن وضع خطوط الخلايا والخلايا الجذعية في أي بيئة خارجية ومعالجتها وراثيا لرؤية التغيير في إستجاباتها الجزيئية والجينية.
ومع ذلك، فإن الحياة غريبة ورائعة وهناك الكثير مما لم يتم إكتشافه بعد.
إرسال تعليق