摘要: 转座子（transposable elements,TEs）是基因组中可移动的DNA序列，在物种演化、基因组稳定性及基因调控中扮演关键角色。黑腹果蝇（Drosophila melanogaster）作为经典模式动物，其基因组中TEs占比约20%，是研究TEs的生物学特性、宿主防御机制及功能演化的理想模型，也为理解高等生物乃至人类TEs相关疾病的机制提供了重要范式。本文系统阐述了黑腹果蝇中TEs的分类、分布特征及其与宿主基因组的动态互作，重点探讨了以PIWI相互作用RNA(PIWI-interacting RNA,piRNA)通路为核心的宿主防御系统。接着，本文详细解析了黑腹果蝇中关键TEs家族（如Gypsy、Copia、P-element、I-element）的生物学特性及其在基因组进化中的双重作用：一方面，TEs插入可引发基因组不稳定、杂种不育及衰老表型，为研究相关人类疾病（如神经退行性疾病、基因组不稳定综合征等）提供了模型基础；另一方面，其序列可被宿主驯化（co-option）为新型调控元件或功能基因，驱动适应性创新。最后，本文还展望了TEs未来研究方向，包括环境应激对TEs活性的调控、piRNA通路与其他小RNA系统的交互，以及TEs在衰老和神经退行性疾病发生发展中的调控效应。黑腹果蝇TEs的研究不仅深化了人们对TEs生物学的理解，其揭示的保守机制和原理，还为利用实验动物模型研究人类疾病、开发基因治疗和基因编辑技术提供了关键理论基础和重要启示。

摘要: 本栏目上期文章《非动物实验替代知多少》^[1]系统介绍了目前非动物实验替代的方法及其适用范围。本文将详细介绍其中的皮肤致敏“定义性方法”（即TG 497），以期让读者进一步了解动物实验替代的这一里程碑，以及现阶段动物实验完全被替代的重要突破与潜在困境。

摘要: 随着微生物组学研究的不断深入与精准医学的快速发展，寻找理想的研究模型已成为推动相关领域发展的关键。传统哺乳动物模型（如小鼠）虽应用广泛，但其复杂的肠道微生物组、显著的个体差异、较为昂贵的饲养成本与较长的实验周期，在一定程度上制约了高通量、机制明确型研究的开展。在此背景下，无菌蜜蜂作为一种新兴的生物医学研究模型日益受到重视。蜜蜂作为社会性昆虫，不仅具有生命周期短、繁殖快的特点，且其肠道菌群结构相对简单稳定，能够实现大规模的无菌化饲养与维持。这些独特的生物学优势使无菌蜜蜂成为探究宿主-微生物相互作用、免疫调控、代谢机制及神经行为关联的优质模型，在疾病机制解析、药物开发与微生物组功能研究等领域展现出显著潜力。本文系统阐述无菌蜜蜂模型的构建方法、核心生物学特性及其在生物医学研究中的具体应用，客观分析该模型当前面临的技术瓶颈与伦理挑战，并展望其在未来跨学科研究中的发展方向。本文首次从“模型构建”、“应用与优势”、“现存挑战”和“未来展望”共4个维度进行系统梳理，对无菌蜜蜂作为生物医学模型的研究进展进行全面整合，不仅为相关领域研究者提供了重要的技术与理论参考，也凸显了该模型在推动基础生物学向转化医学应用迈进中的独特价值，对其规范化发展与深入探索具有积极的指导意义。

摘要: 肥胖是一种由能量摄入与消耗长期失衡引起的慢性代谢性疾病，该病可显著增加心血管疾病、2型糖尿病、多种癌症及早衰等风险。世界卫生组织最新统计结果显示，全球成年人超重与肥胖率持续攀升，肥胖已成为亟待精准防治的公共卫生难题。本综述系统总结了黑腹果蝇（Drosophila melangaster）作为模式生物在肥胖代谢研究中的独特价值与应用进展。果蝇因其生命周期短、饲养成本低、器官功能保守且与人类疾病相关基因高度同源，以及遗传工具完善，已成为解析肥胖与代谢紊乱的高效模式生物。通过给果蝇饲喂高糖/高脂饮食可稳定复制脂质蓄积、胰岛素抵抗、心脏代谢功能受损与寿命缩短等典型肥胖相关表型，并可与组织或细胞类型特异性遗传的操控结合，用于靶点发现与机制验证。在器官层面，果蝇脂肪体是储能、代谢感应和内分泌调节的中枢；绛色细胞参与脂质、固醇与超长链脂肪酸代谢及饥饿应答；中肠通过区域化吸收与肠内分泌的功能来整合来自营养物质与肠道微生物的信号；马氏管除排泄功能外，还通过调控能量感应信号通路的表达与葡萄糖转运体的膜定位，调控自身重吸收水平并影响代谢和生长发育；肌肉是果蝇主要的能量消耗器官，其中飞行肌的能量需求最旺盛，以血淋巴中的海藻糖和葡萄糖作为主要的能量供给，同时可动员糖原与脂肪酸参与能量代谢，并通过肌源性因子调节全身体内代谢稳态。此外，昼夜节律与进食时间可重塑外周时钟-代谢耦合，缓解饮食诱导的代谢紊乱。在跨器官内分泌调控网络中，脑部类胰岛素样肽生成细胞通过分泌胰岛素样肽降低血糖，从而促进代谢平衡；心侧体通过分泌脂动激素升高血糖并促进脂解，这两种内分泌系统相互拮抗，共同构成了果蝇体内关键的代谢稳态调控轴。脂肪体与肠道通过释放非配对蛋白2、限制素及类脂联素样因子，按营养状态调节胰岛素样肽的分泌，形成“肠-脂肪体-脑-外周器官”的多层次反馈环。综上所述，果蝇凭借其在器官功能与代谢通路的高度保守性，以及强大的遗传操作优势，为解析肥胖病因学机制、阐明跨组织信号网络、发掘潜在的转化靶点与评估营养/药物干预策略提供了高效、可拓展的实验平台。

摘要: 近年来，黑腹果蝇（Drosophila melanogaster）的电子显微镜连接组研究取得重大突破，提供了全脑尺度下突触分辨率的神经环路图谱。本文综述果蝇电子显微镜连接组数据库从脑区局部重建到全脑完整绘制的发展历程，重点总结其在解析神经环路研究领域三大核心问题中发挥的作用：在感觉信息编码方面，以视觉系统为例揭示运动检测与颜色处理的机制；在行为决策方面，阐明雌蝇交配与产卵抉择的环路基础；在运动控制方面，解析雄蝇求偶歌曲模式生成的神经机制。这些成果揭示了结构连接与功能特化的关系和信息分级整合与并行-层级控制的机制，在极大程度上深化了对神经环路“结构-功能”关系的理解。文末展望电子显微镜连接组在跨物种比较、全脑动态网络建模及计算-实验融合等方向运用的潜力，这些探索有助于推动神经科学从局部推测转向全脑精准解析的范式革新，为复杂生物连接组研究提供技术模板与理论锚点，搭建基础神经环路与人类神经疾病的研究桥梁，并为类脑智能计算提供生物原型，为探索神经系统的进化规律和工作机制提供重要启示。

摘要: 随着我国老龄化加速，退行性疾病（degenerative diseases）患者已超过1 000万，亟需高效的机制研究与药物筛选体系。秀丽隐杆线虫（Caenorhabditis elegans）因生命周期短、成本低、遗传操作便捷，已成为研究神经退行性疾病的重要模式生物。通过异源表达β-淀粉样蛋白（amyloid β-protein,Aβ）、α-突触核蛋白（α-synuclein,α-Syn）、突变型超氧化物歧化酶1(superoxide dismutase 1, SOD1)等，或利用CRISPR/Cas9基因编辑（clustered regularly interspaced short palindromic repeats/CRISPR-associated protein 9,CRISPR/Cas9）构建突变体，可在线虫中重现阿尔茨海默病（Alzheimer's disease,AD）、帕金森病（Parkinson's disease,PD）、肌萎缩侧索硬化（amyotrophic lateral sclerosis,ALS）和亨廷顿病（Huntington's disease,HD）等典型病理特征。结合RNA干扰（RNA interference,RNAi）和化合物筛选，线虫模型已揭示蛋白稳态、自噬和线粒体功能等核心病理通路，并发现多项潜在靶点。未来，依托线虫在遗传学可操作性、表型量化和筛选规模上的独特优势，并结合多模型跨物种验证，将有望构建更具预测性和可转化性的退行性疾病研究与干预体系。

摘要: 黑水虻（Hermetia illucens L.）作为一种全球广泛分布的资源昆虫，原生于美洲热带区域，现经自然扩散与人为传播，已在中国广东省、海南省等多地稳定分布。近年来，因为黑水虻环境适应性强、资源转化效率高，在生态与生物资源领域价值突出，同时在有机废弃物转化和高价值生物产品开发中也展现出显著优势，使其成为生物资源领域的研究热点。本文首先概述黑水虻的生物学特性与地理分布，明确其研究基础与资源潜力；其次介绍其高效稳定的繁殖体系与饲养基质优化技术，为标准化繁育和生长性能提升提供技术支撑。随后，进一步系统性综述黑水虻源性生物活性成分的医学与健康应用潜力，重点聚焦于其幼虫与蛹中提取的抗菌肽、功能性脂肪酸、壳聚糖、蛋白水解肽等活性物质具有广谱抗菌、抗氧化、抗炎，以及良好的生物相容性等特性。本文综合阐述了黑水虻的生物活性成分在多重耐药菌感染防治、抗炎抗氧化、癌症化学预防、组织修复和痤疮护理的药妆品等领域的应用研究进展。同时，阐释了黑水虻作为一种新型的无脊椎实验动物模型的优势，也阐述了其具有高效、可控且富有深度的特点，探讨了黑水虻在宿主-微生物相互作用、内源病毒进化等基础医学研究中的独特价值，为连接进化生物学、微生物生态学、免疫学及预防医学等多个学科提供了交叉研究平台。最后，本文分析了目前黑水虻研究与产业化进程中所面临的技术瓶颈，并且对未来产品开发策略、未来多学科交叉与临床转化方向进行了评述与展望，以期为该资源的深度开发和高效利用提供系统性参考。

摘要: 蚊媒疾病（如疟疾、登革热、寨卡病毒病、基孔肯雅热等）对全球公共卫生造成了重大威胁，然而基于化学农药的传统防控手段面临着媒介蚊虫耐药性增强、污染环境等严峻挑战。遗传控制策略因具有物种特异性及环境友好等优势，成为蚊媒控制中极具潜力的替代方案。基因驱动（gene drive）技术利用成簇规律间隔短回文重复序列（clustered regularly interspaced short palindromic repeats,CRISPR）/CRISPR相关蛋白核酸酶9(CRISPRassociated nuclease 9,Cas9)等基因编辑工具，使特定基因以超孟德尔遗传的方式在目标蚊种群中高效传播，为蚊媒疾病防控提供了革命性策略。本文系统综述了基因驱动技术在该领域的关键进展、核心挑战及应对策略。研究进展：（1）在疟疾媒介按蚊中，靶向性别决定基因或雌性生殖基因的种群抑制型驱动可致雌性不育或性别失衡，实现种群抑制；靶向按蚊中与疟原虫感染相关的宿主基因或递送抗疟疾效应分子的种群替代型基因驱动策略，可有效阻断病原体传播。（2）在蚊媒病毒媒介伊蚊中，靶向雌蚊飞行必需基因实现种群抑制，并探索抗病毒效应系统与驱动元件的偶联；优化的分割型基因驱动策略展现出高切割与重组效率，模型预测可实现抗病性状的安全可控扩散。（3）在淋巴丝虫病媒介库蚊中，将同源驱动元件分别整合至两个参与眼睛色素合成通路的基因中，可以通过眼色观察到明显的基因驱动效率。核心挑战：技术层面存在同源重组修复效率低、非同源末端连接修复导致抗性等位基因产生、CRISPR/Cas9脱靶效应及物种适配性差异；生态与安全层面涉及驱动元件意外扩散导致的基因池污染、生态平衡潜在影响及长期不可逆性风险。应对策略与展望：采用多重向导RNA(guide RNA,gRNA)靶向策略以提升驱动稳定性和对抗潜在抗性；开发可逆性设计，如合成抗性、逆转驱动及免疫性逆转驱动作为“基因刹车”；建立长期生态监测系统与数学模型进行风险评估；探索“环境响应型驱动”以增强可控性。未来研究亟须持续优化驱动效率与特异性，深化生态风险评估，加强跨国合作，并推动伦理共识与监管框架构建，以期在安全可控前提下，使基因驱动技术成为应对蚊媒疾病这一全球健康挑战的可持续性防控策略。

摘要: 美洲大蠊（Periplaneta americana）作为蜚蠊目代表性物种和现存最古老的昆虫类群之一，凭借极强的环境适应性、繁殖力、发育可塑性及对RNA干扰（RNA interference, RNAi）技术的高度敏感性，正逐渐由卫生害虫发展为发育生物学与再生医学的新兴实验用动物模型。本综述旨在系统整合美洲大蠊在生物学特性、基因组资源、发育调控机制及应用价值方面的最新研究进展，以拓展其在基础研究与转化医学中的应用潜力，从以下几个方面阐明：（1）概述了美洲大蠊的生物学特性及其标准化的实验室饲养体系，为其作为稳定实验模型奠定了基础。（2）阐述高质量基因组图谱的解析成果，揭示了重复序列驱动扩张的进化特征，以及代谢与应激相应基因家族的显著扩增与其强大环境适应性的关联。（3）在发育生物学方面，总结了蜕皮激素（20-hydroxyecdysone,20E）与保幼激素（juvenile hormone,JH）的动态平衡如何主导蜕皮与变态可塑性，胰岛素/胰岛素样生长因子信号（insulin/insulinlike growth factor signaling,IIS）通路与雷帕霉素靶蛋白复合物1(target of rapamycin complex 1,TORC1)通路如何整合营养信号调控发育速率，以及JH通过多重机制如何精细协调高效生殖的调控网络。（4）详述了美洲大蠊卓越的肢体再生能力及其背后保守通路与新型调控因子的协同作用。（5）在环境适应机制方面，突出了解毒相关基因家族与先天免疫通路的显著扩张，以及JH介导的性别二态性应激响应特征。（6）探讨了美洲大蠊在传统药物开发（如康复新液）和过敏原精准诊断等方面的应用价值，并展望了其未来研究方向。尽管面临遗传操作工具不足等技术挑战，通过多组学技术的深度整合与基因编辑工具的开发，使美洲大蠊模型在揭示发育可塑性、再生机制及害虫防控新靶点等领域有望发挥更重要的作用。

摘要: 理解动物多样性的起源及其适应性演化机制，是现代生物学的核心问题之一。动物形态、体色、行为等性状由物种的遗传和发育以及环境因素协同塑造，其相互作用机制长期受到实验动物学界广泛关注。蝶类（Lepidoptera:Papilionoidea）因其分布广泛、翅图案多样化、生活史短以及便于人工饲养等特点，已成为研究动物演化的重要模式生物。本文介绍了蝶类翅的结构与功能，并总结了近年来其在适应性演化研究中的重要进展。为进一步理解蝶类翅图案的多样性，本文对相关机制进行了探讨。近年来，为揭示多种复杂性状的适应性演化规律，关于蝶类拟态及其遗传机制、季节型与表型可塑性，以及环境感知与相互作用等方面的研究正在不断深入。本文总结了当前在蝶类遗传、发育与演化层面的主要研究体系和方向，包括多种蝶类类群适应性演化的经典体系，例如：doublesex及相关基因决定了凤蝶属（Papilio）雌性特异的贝氏拟态；optix基因调控元件的改变，驱动了袖蝶属（Heliconius）不同物种间翅图案的趋同演化，为揭示米勒拟态的演化机制提供了分子层面的直接证据；以枯叶蛱蝶属（Kallima）为例，其叶形拟态由包含cortex基因的基因组区域所控制。除拟态性状外，本文也概述了蝶类旱雨季型的表型可塑性，其中鹿眼蛱蝶（Junonia coenia）与偏瞳蔽眼蝶（Bicyclus anynana）是研究环境适应与发育可塑性的经典模型。此外，蝶类还是研究复杂生物—环境相互作用的重要体系，包括柑橘凤蝶（Papilio xuthus）的视觉感知与色彩识别机制、菜粉蝶（Pieris rapae）与寄主植物协同演化，以及君主斑蝶（Danaus plexippus）的长距离迁飞与警戒色相关机制等。本文揭示了蝶类演化研究中整合多组学数据（如泛基因组、单细胞转录组等）解析基因调控网络的研究趋势；还从技术发展和研究方向拓展的角度对蝶类研究进行了展望，为动物演化研究提供了新思路。综上所述，蝶类研究体系形成了整合遗传、发育、环境相互作用及行为模拟的多学科交叉新范式。这一范式不仅深化了对生物适应性演化规律的理解，而且提供了可延伸的研究框架，推动了演化生物学与生态保护、工程应用以及生理疾病等领域的融合与创新。