ارگانیسم های چند سلولی به عنوان مدل های تحقیقاتی در بیوتکنولوژی

موجودات تک سلولی مزایای بسیاری دارند، درحالیکه درک فیزیولوژی انسان به اطلاعاتی در مورد فعل و انفعالات سلولی نیاز دارد. گرچه موجودات تک سلولی با یکدیگر تعامل دارند، اما این تعاملات مشابه تعاملات موجودات چند سلولی با یکدیگر نیست که در آن یک سلول توسط سلولهای دیگر از هر طرف احاطه شده باشد. موقعیت سلولها هم بر نقش آنها و هم بر رشد آنها تأثیر دارد. سلولهای موجود در فولیکولهای مو با سلولهای پوستی ما متفاوت هستند. سلولهای استخوانی با سلولهای عصبی طولانی نخاع تفاوت زیادی دارند. تحقیقات زیادی در مورد فعل و انفعالات سلولی، رشد موجودات چند سلولی و درک فیزیولوژی سلولی در بافتهای مختلف بر روی کرم لولهای به نام کرم الگانس انجام شده است. اگرچه این ارگانیسم چند سلولی است، اما در مقایسه با پستانداران یا سایر مهره داران هنوز نسبتاً ساده است.

کرم الگانس، یک کرم لوله ای کوچک در بیوتکنولوژی

کرم الگانس یک کرم لولهای کوچک است که در خاک، به ویژه پوشش گیاهی پوسیده وجود دارد و از باکتریها تغذیه میکند (شکل 25 ). دو جنس دارد، یک هرمافرودیت خود بارور (موجودی که به طور طبیعی هر دو اندام تناسلی نر و ماده را داراست) و یک نر، که امکان انجام مطالعات ژنتیکی در مورد خودلقاحی و باروری متقابل را دارد. شکل بدن این کرم به صورت یک لوله ساده است که برای جلوگیری از کمبود آب در یک لایه کوتیکول محصور شده است. در داخل کرم الگانس، 959 سلول سوماتیک وجود دارد که شامل بیش از 300 سلول عصبی است. سر دارای اندامهای حسی بسیاری است که به طعم، بو، دما و لمس پاسخ میدهند، اما چشم ندارد. یک حلقه عصبی وجود دارد که به عنوان مغز عمل میکند و یک طناب عصبی که از قسمت پشتی بدن میگذرد. دستگاه گوارش از حلق تشکیل شده و به دنبال آن روده و مقعد قرار دارد. 81 سلول عضلانی وجود دارد که حرکت سینوسی کرم را در اطراف محیط آن کنترل میکنند. سیستم تولید مثل بیشترین حجم را در داخل کرم اشغال میکند. در هرمافرودیت، دم بلند و مخروطی شکل است، در حالی که در نر انتهای دم صاف است. هرمافرودیت در جایی که تخم میگذارد دهانهای دارد. سلولهای اسپرم یا توسط خود هرمافرودیت یا در اثر لقاح جنسی با یک کرم الگانس نر به وجود میآیند.

کرم الگانس مزایای بسیاری برای زیست شناسی مولکولی و ژنتیک دارد. این موجودات شفاف هستند و میتوان با استفاده از تکنیکهای مختلف فلورسنت آنها را همزمان را بررسی کرد. آنها دارای بسیاری از مشخصات فیزیولوژیکی شبیه به حیوانات رده بالاتر هستند. به عنوان مثال، آنها دچار مرگ برنامه ریزی شده سلولی میشوند و ژنهای درگیر در این فرایند شبیه ژنهای موجود در انسان هستند. کرم الگانس برای مطالعه رشد، پیری، تغییر شکل جنسی، متابولیسم الکل، تمایز سلولی و بسیاری از پدیدههای دیگر که برای انسان رخ میدهد، نیز استفاده میشود.

چرخه زندگی کرم الگانس برای تحقیقات مناسب است. تکثیر یک نسل از این موجود حدود 3 روز طول میکشد. ابتدا یک اسپرم و سلول تخمک لقاح مییابند و یک جنین تک سلولی در بدن هرمافرودیت ایجاد میشود. پس از بیرون آمدن جنین از پوسته کیتین، مراحل لاروی آغاز میشود. چهار مرحله لارو وجود دارد که با کرم بالغ به اوج خود میرسند و آخرین رشد جنسی رخ میدهد (شکل 26). اسپرماتوژنز عامل محدود کننده تعداد فرزندانی است که هرمافرودیت تولید میکند و در حدود 300 فرزند است.

 کرم الگانس یک ارگانیسم چند سلولی یوکاریوتی است. در تحقیقات بیوتکنولوژی از این ارگانیسم استفاده میشود زیرا رشد آن آسان، بدن شفافی دارد و هرمافرودیت است، بنابراین میتواند کلونهای ژنتیکی یا موجودات ژنتیکی جدیدی ایجاد کند.