Un organismo modelo es una especie ampliamente estudiada, por lo general debido a que es fácil de mantener y reproducir en un entorno de laboratorio y tiene ventajas experimentales particulares.

A través de los años, gran cantidad de datos se ha acumulado sobre tales organismos, y esto en sí mismo las hace más atractivos para estudiar. Los organismos modelos se utilizan para obtener información acerca de otras especies (incluyendo los humanos) que son más difíciles de estudiar directamente.

Podemos distinguir tres grandes tipos de organismos modelo:

Organismos modelo genéticos. Se trata de especies que son susceptibles al análisis genético, es decir, que se reproducen en grandes cantidades y tienen un corto tiempo de generación, y se pueden configurar grandes cruces y seguirlos durante varias generaciones. Generalmente se producen muchas mutaciones y se pueden crear mapas genéticos altamente detallados. Los ejemplos incluyen la levadura de pan (Saccharomyces cerevisiae), la mosca de la fruta (Drosophila melanogaster) y el gusano nematodo (Caenorhabditis elegans).

Organismos modelo experimentales. Estas especies no necesariamente pueden ser genéticamente susceptibles (es decir, pueden tener largos intervalos de generaciónes y pobres mapas genéticos) pero tienen otras ventajas experimentales. Por ejemplo, el pollo y las ranas africanas (Xenopus laevis) tienen muchas desventajas en términos de genética, pero producen embriones robustos que se pueden estudiar y manipular con facilidad. Estas especies son ampliamente utilizadas como organismos modelo en la biología del desarrollo.

Organismos modelo genómico. A pesar de sus ventajas y desventajas genéticas o experimentales, algunas especies son elegidas como organismos modelo ya que ocupan una posición central en el árbol evolutivo, o porque alguna cualidad de su genoma los hace ideales para estudiar.

Un ejemplo es el pez globo (Fugu rubripes) que tiene un repertorio de genes similares a los humanos, pero un genoma mucho más pequeño (400 millones de pares de bases en lugar de 3000 millones). La diferencia en el tamaño se debe principalmente a la presencia de más ADN repetitivo de grandes segmentos de ADN entre los genes del genoma humano.

Otra consideración que se debe tener en cuenta es la importancia de los organismos modelo para los seres humanos. Sorprendentemente, más del 60 por ciento de los genes de enfermedades humanas que se han identificado hasta ahora tienen sus equivalentes en la mosca y el gusano, revelando un núcleo de aproximadamente 1500 familias de genes que se conserva en todos los animales.

Los genes que afectan las funciones más avanzadas evolutivamente, como nuestro sistema inmunológico, son menos propensos a tener contrapartes directas en animales simples. Para estos sistemas, se requieren modelos más estrechos como el ratón. Mucho se ha aprendido acerca de los seres humanos mediante la asignación y el aislamiento de los genes del ratón, y el uso de éstos como un atajo para encontrar los genes humanos correspondientes. El genoma del ratón está organizado de manera similar al del genoma humano y sus grandes bloques de genes están incluso dispuestos en el mismo orden. Los ratones se han utilizado ampliamente para establecer modelos de enfermedades mediante la imitación de los defectos genéticos observados en seres humanos, y estos modelos se pueden utilizar para probar la eficacia de nuevos fármacos.