小小斑马鱼:全身透明立奇功

2019-04-08 04:03何东明
科学大众·小诺贝尔 2019年2期
关键词:条鱼小白鼠斑马鱼

何东明

为何叫我斑马鱼

我的名字带有“斑马”二字,是因为我的体侧有纵向的暗蓝色与银色相间的条纹,就像斑马的条纹那样。我们的俗称又叫“花条鱼”和“蓝条鱼”。实际上,我小时候就1 ~2毫米,长大了也就4~5厘米,身一体呈纺锤形。我原来是生活在印度、孟加拉国这些热带地区的淡水鱼,在水溪、江河里都能见着。条纹的多少和宽窄的不同,以及鳍的差异,形成了多个不同的家族。鱼胚全身透明是一大特点,就连鳍都是透明的。要想一分雌雄呀,就看外表。雄鱼体形较细长,颜色略深,条纹较为显著。

科学家把我们请进了实验室

斑马鱼和人类有着很多内在的相近之处,如同源基因比例高达87%,某些疾病相关基因与人类基因相近度高达99%,大脑与人类的一样都是左右分工,都有一定的决策能力,等等。加化合物简单处理就可以构建大规模的基因突变鱼库,这可是小白鼠做不了的。现在,我们可以在构建的转基因斑马鱼模型中观察组织或器官的发育,例如看心脏发育、看造血过程的发荧光变化等。

斑马鱼VS小白鼠

斑马鱼的饲养成本低(5~10天的幼鱼吃草履虫,之后就吃丰年虾,都是常见便宜的饵料),3~4个月就长大。而在进化上跟人类更接近的小白鼠,饲养它们可是要花费比斑马鱼多数十倍的实验经费。而且相比于斑马鱼,小白鼠难以进行大规模繁育,也不能通过简易化学方法去构建突变体。

小小鱼儿奇功多

2008年,科学家首次给斑马鱼胚胎发育全程录像,也就是从鱼卵-直看到胚台发育为鱼儿。科学家们还通过一种能用于看发荧光的微小物件的显微镜,长时程地观察追踪活体斑马鱼胚胎的造血干细胞——这就是2018年中科院的潘巍峻老师等入通过观察斑马鱼研究发现的“白细胞归巢”的全过程。

自血病这种可怕的疾病很多时候得进行造血干细胞移植,但找骨髓配型成功的概率是百万分之一。即使幸运找着了,还有一道大坎,那就是让造血干细胞成功在身体肉准确地安家或叫归巢。现在要输入几千万个到上亿个干细胞,可真正起作用的可能就几十个到几百个,也就是不清楚是不是所有的干细胞都能归巢。借助斑马鱼作出的贡献,中国科学家通过自主创新。成功地攻克了世界性的难题。

再来看看斑马鱼超强的再生能力。高度进化的人类再生能力是很弱的(除了皮肤、肝脏),而小斑馬鱼却拥有惊人的组织器官再生修复能力,其中对斑马鱼视网膜修复的研究为盲人重见光明带来希望。

2006年7月,美国密歇根太学的科学家发现,损伤后的成年斑马鱼的视网膜内有一类放射状胶质细胞,会重新增殖并转变为活化的多能神经祖细胞,从而修复损伤的视网膜,让鱼儿重见光明。受斑马鱼胞启发,2007年8月,英国的科学家通过分析18个月至91岁的捐献者的视网膜组织细胞,也发现了有斑马鱼那样相似的特殊干细胞。通过移植到视网膜损伤模型大鼠的视网膜下的部位,这些细胞就会移动到视网膜并进行修复。但人的视网膜受损后,这些细胞在分化为构成视网膜的多种细胞上会受到限制(类似于视网膜受损前的斑马鱼视网膜中的细胞不能分化)。看来,只要找出促使斑马鱼视网膜再生的秘密,就有希望通过解除人眼中放射性胶质细胞所受的限制,使其再次活化并参与再生,让盲人重见光明啦。

事实上。通过斑马鱼这种实验动物,可以有效构建神经、免疫系统、肿瘤等疾病模型,这些太大推动了相关科学研究,促进了找寻阿尔茨海默症、帕金森病、失眠、亨廷顿舞蹈症、白血病等的治疗方法。但在研究白血病的发病机制时,斑马鱼儿要遭受福尔马林这种可怕毒物的处理,最后即便没有患白血病也损伤严重。

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