在过去的绝大部分时间里，大量的科学资源集中在少数几种模式生物的研究上，而它们在生物多样性中所占的比例微乎其微——仅为百分之零点几。这一策略 undoubtedly 带来了我们这个时代一些最具影响力的生物学发现。然而，这种对少数生物的过度关注也导致我们的知识中出现了严重的偏见、盲点和空白。事实上，可以说继续依赖我们传统的模式生物，最终——也许很快——将不可避免地成为我们在探索支撑地球上生命的基本而复杂过程时的一大限制因素。

人们早已认识到，实验或研究中生物的选择在许多方面将决定研究结果，而且某些物种由于其进化历史和生物学的特定方面，更适合进行研究。1953年诺贝尔奖得主Hans Krebs在利用鸽子胸肌进行研究并发现柠檬酸循环的过程中意识到了这一点，并提出了他所称的"August Krogh原则"。该原则指出："对于大多数问题，总会有一个理想的动物，或者几个这样的动物，可以最方便地对其进行研究"（Krebs, 1975, 引用Krogh, 1929）[1, 2]。Krogh原则构成了比较生物学与进化生物学中强有力的科学方法的基础，这些方法利用进化历史和新颖性来理解生物体在应对多样化环境挑战与生物挑战时适应并茁壮成长的基本机制。

我们历史上对少数模式生物的依赖本身就是由Krogh原则驱动的：这些生物因其生物学特性而被选中，例如在实验室中易于饲养，以及我们能够对其进行实验和遗传操作。然而，许多曾有利于继续使用模式生物的技术障碍已被克服，因此我们正进入一个新时代——在这个时代，模式生物的选择可以不再基于技术可行性，而是基于生物体的生物学特性和待解决的问题。目前，我们仍将这些物种称为非传统模式生物，但也许是时候彻底超越"模式"生物这一概念了。

理想情况下，模式生物应代表自然多样性的完整谱系，并包含具有重要意义的物种，如人类。然而，传统的模式生物——如小鼠、果蝇、秀丽隐杆线虫、酵母和拟南芥——已不再反映我们对真核生物多样性的当前理解，后者包括十几个与动物和植物相当的主要谱系（图 1）[3]。新的深层谱系不断被发现[4]，且它们的细胞生物学可能存在显著差异[5]。同样的情况也适用于各个生物群内部，如动物界。因此，要真正理解生物学的基本方面，我们必须将关注范围扩展到更多样的生物。

图 1
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真核生物生命之树的示意图显示，所标注的23种常用模式生物未能充分覆盖真核生物的多样性。图片取自[6]及BioRender

模式生物的多样化将主要得益于最近的技术发展，尤其是高通量组学技术[7]。先进的测序技术，如Hi-C和长读长测序，加上测序成本的显著降低，目前已使我们能够为几乎所有模式物种生成高质量、染色体尺度的基因组，这是许多——如果不是全部——生物学问题的先决条件[8]。这些进展显著地推动了大型基因组测序联盟的出现，如"地球生物基因组计划"，该计划旨在对全部真核生物多样性进行测序，以揭示生命的蓝图。因此，旨在研究气候变化在遗传和表观遗传水平影响的新模式系统正在涌现，并将使研究人员能够完善对人类社会面临的主要挑战之一的预测。在细胞尺度上，"生物多样性细胞图谱"计划旨在利用单细胞RNA测序技术，在全真核生物生命之树中创建全面的单细胞分子图谱[9]。许多生物学领域预计将直接或间接地从这一倡议中受益。它可能具有直接应用价值，为社会提供生物技术创新的储备库，例如从非传统模式系统中发现新的生物分子。技术进步不仅限于组学方法；近期在成像领域的进展也使得此前因体型过小而被忽视的新型模式生物得以出现。超分辨率成像、膨胀显微镜[10]和冷冻电子断层扫描技术揭示了细胞结构的纳米级组织，正在变革细胞生物学和生物医学研究等领域。最后，基因/基因组编辑等功能性技术可以在大量非传统模式系统中实施，为在机制层面解决生物学问题提供了前所未有的机会。

将这些方法及其相关社区连接起来，有望使任何活体物种都能成为独特的模式生物——这将是一项变革性的进步，无疑将造福健康、农业、生物技术、环境与进化生物学等领域。本专刊已初步反映了非传统生物在真核尺度上所提供的日益增长的机遇。它展示了超越既定体系去发现生物医学研究、环境生物学与进化生物学领域突破的价值。