Caenorhabditis elegans (C. elegans) — mudelorganism ja vabalt elav ümarussiliik
Caenorhabditis elegans — 1 mm mudelorganism geneetika ja arengu uurimiseks; kiiresti kasvav, laboris hõlpsasti kasvatatav ning Nobeli-tasemel teadustöö aluseks.
Caenorhabditis elegans on ümarusside liik. See on oluline, sest selle geneetikat ja arengut on palju uuritud. C. elegans on läbipaistev, umbes 1 mm pikk ja kergesti jälgitav mikroskoobi all, mistõttu sobib hästi põhjalikeks rakulisteks ja arengu-uuringuteks.
Kirjeldus ja bioloogia
C. elegans on umbes 1 mm pikk. Need ussid ei ole parasiidid, vaid vabalt elavad. Nad elavad mullas ja toituvad bakteritest. Täiskasvanud hermafrodiididel on täpselt ligikaudu 959 somaatilist rakku ja närvisüsteemis umbes 302 neuronit (isastel on mõned erinevused). Tänu läbipaistvusele on võimalik üksikuid rakke ja arenguastmeid mikroskoobi all jälgida.
Elutsükkel ja areng
C. elegans areng hõlmab embrüo- ja neli larvaalset staadiumit (L1–L4) kuni täiskasvanuks saamiseni. Laboratooriumides on neid lihtne elus hoida. 25ºC juures veedavad nad embrüona 14 tundi. Arengu kiirus sõltub temperatuurist: madalamal temperatuuril aeglustub, kõrgemal kiireneb. Stressi või toidu puudusel võivad nad siseneda diapause'ilaadsele seisundile (dauer), mis on ellujäämisstrateegia.
Reproduktiivne bioloogia
C. elegansil on kaks sugutüüpi: hermafrodiit ja isane. Hermafrodiit teeb spermat, kui ta on vastsündinu staadiumis, ja teeb munarakud täiskasvanud staadiumis. Isasloom saab teha ainult spermat. Isased on veidi väiksemad kui hermafrodiidid. Enamik laboripopulatsioonidest paljuneb hermafrodiitide enesepolüdeerumise teel, kuid paaritumine isastega võimaldab geneetilist varieeruvust.
Mudelorganism teaduses
C. elegans on tuntud mudelorganism, mida kasutatakse loomade arengu ja käitumise uurimiseks. See oli esimene hulkraksete organism, mille kogu genoomi on teadlased suutnud järjestada (avalikustati lõplik järjestus 1998. aasta paiku). Tänu lihtsale geneetikale, lühikesele elutsüklile ja kergesti muudetavale genoomile kasutatakse C. elegans'i uurimustes, mis käsitlevad rakusurmasignaale (apoptoosi), närvisüsteemi toimimist, vananemist, raku diferentseerumist ja molekulaarseid signaaliradu.
Rakuline programmeeritud surm (apoptoos) ja geneetika
Uuringud, mis seostasid C. elegans'i geene rakkude arenemise ja surmaga, olid fundamentaalsed. Nobeli meditsiinipreemia 2002. aastal anti Sydney Brennerile, Robert Horvitzile ja John Sulstonile nende töö eest selle kohta, kuidas C. elegans'i geenid põhjustavad selle kasvu ja panevad osa rakke surema. Sulston kaardistas täpselt rakkude järjekorra ja -saatused ning Brenner ja Horvitz aitasid välja selgitada apoptoosi molekulaarseid aluseid.
Ajalugu ja laborikasutus
Uuringuid C. elegans'i abil alustas 1965. aastal Sydney Brenner. Tema eesmärk oli leida lihtne ja kergesti manipuleeritav organism, mille abil uurida närvisüsteemi ja arengugenetikat. Tänapäeval on C. elegans üks enimkasutatud mudelorganisme maailmas — seda iseloomustab kiire põlvkondade vahetus, odav pidamine ja võimalus rakendada täpseid geneetilisi manipulatsioone (sh RNAi, transgeenid ja CRISPR-põhised meetodid).
Olulised faktid kokkuvõtlikult
- Suurus: ~1 mm pikk.
- Somaatilised rakud: hermafrodiidil ~959.
- Närvirakke: ~302 neuroni hermafrodiidil.
- Elutsükkel: embrüost täiskasvanuni mõne päevaga (sõltuvalt temperatuurist).
- Elupaik: muld, kompost ja bakteririkkad keskkonnad.
- Mudelorganism: laialdaselt kasutusel arengubioloogia, neuroteaduse, vananemise ja geneetika uurimustes.
C. elegans jätkab olulisena bioloogiauuringutes tänu oma lihtsusele ja selgetele seostele rakkude, geenide ja organismi tasandi fenotüüpide vahel. Uued meetodid ja genomika laiendavad pidevalt selle liigi kasutusvõimalusi molekulaar- ja rakubioloogias.
Ümaruss
Küsimused ja vastused
K: Mis on Caenorhabditis elegans?
V: Caenorhabditis elegans on ümarusside ehk nematoodide liik.
K: Miks on C. elegans oluline?
V: C. elegans on oluline, sest selle geneetikat ja arengut on palju uuritud, mistõttu on ta mudelorganism, mida kasutatakse loomade arengu ja käitumise uurimiseks. See oli ka esimene hulkraksete organism, mille puhul teadlased suutsid järjestada kogu genoomi.
K: Kui suured on C. elegans'i ussid?
V: C. elegans'i ussid on umbes 1 mm pikkused.
K: Kas nad on parasiidid?
V: Ei, nad on vabalt elavad organismid, mis elavad mullas ja toituvad bakteritest.
K: Millist sugu on C. elegansil?
V: C. elegansil on kaks sugutüüpi - hermafrodiit ja isane -, kusjuures isased on veidi väiksemad kui hermafrodiidid. Hermafrodiidid toodavad vastsündinu staadiumis spermat ja täiskasvanud staadiumis munarakke, samas kui isased suudavad toota ainult spermat.
K: Kes alustas uuringuid C.?elegans'i abil?
V: C..elegans'i kasutamist alustas 1965. aastal Sydney Brenner, kes hiljem võitis koos Robert Horvitz'i ja John Sulston'iga 2002. aastal Nobeli meditsiinipreemia oma töö eest selle kohta, kuidas usside geenid põhjustavad nende kasvu ja põhjustavad mõnede rakkude surma.
K: Miks on sellised loomad nagu C.?elegans head organismid teadusuuringuteks?
V: Sellised loomad nagu C.elegans, kelle kasvamine ei võta kaua aega ja keda on lihtne toita, on tavaliselt head organismid teadusuuringuteks, kuna neid saab kergesti elus hoida laboratooriumides 25ºC juures, kus nad embrüona 14 tundi veedavad.
Otsige