神奇的斑马鱼


钓鱼人  2013-09-22 21:31:35  作者:  来源:  评论:0  发表评论

    对于现代生物学研究,斑马鱼是不可缺少的强大工具。科学家们已经在这种淡水鱼的帮助下发现了数百种人类基因的功能。

    斑马鱼与人类共享70%的基因,它的身体几乎完全透明,心脏可以自我修复:因此这种不起眼的小鱼已经成为科学家进行医学研究的最有力盟友。

    一切始于沙滩上的交配。成双成对的斑马鱼离开鱼群,游到浅滩,雌鱼抵达水深仅两厘米处时,启动生物反应,产下几百个卵,它的伴侣立刻对这些卵进行授精。几天后,几百条小斑马鱼就已经可以自己猎取食物。这是一场壮观的演出、神奇的自然繁殖仪式。然而斑马鱼不仅是一种让人好奇的小动物。这种鱼在最近几年备受科学界的关注,它们甚至可能会帮助科学家揭示人体内的2万多个基因的作用。这种普通的观赏鱼已经变成科学明星。

    这是一场戏剧化的转变。但为什么呢?这种原产亚洲淡水中的其貌不扬的小鱼到底有什么特别之处?更重要的是,它帮助揭示的是什么样的医学秘密?第一个问题的答案并不复杂。斑马鱼之所以突然备受关注,是因为对于想要模拟人类疾病的科学家,它就像是一份天赐的完美礼物。首先,是数量上的优势。每次斑马鱼产卵,可以产下数百个后代,为科学家提供丰富的研究对象。其次,斑马鱼的生长速度惊人。“一个斑马鱼胚胎一天的发育程度相当于人类胚胎几个月的发育。一条鱼3个月就可以成年,它的最大尺寸只有约两英寸。因此,要在实验室养育大量的斑马鱼并不费事。最后,也许也是最重要的一点:年幼的斑马鱼的身体几乎完全透明,方便科学家研究它们体内细胞的生长和分裂。英国剑桥郡桑格研究院的斑马鱼研究者凯伦·卡尔斯说,”你可以对斑马鱼的胚胎进行各种各样的基因改造,几乎立刻就可以观察到生理变化。由于它们接近透明的身体,你可以很方便地研究这些变化。甚至无需接触它们就能够看到结果,对于其他实验动物这是绝对不可能的。要看到实验结果通常需要杀死并解剖它们。因此,斑马鱼对科学研究非常有用。“

    事实上,对于现代生物学研究,斑马鱼是不可缺少的强大工具。除了透明的身体、惊人的繁殖生长速度,斑马鱼的基因结构也和人类非常相似。

    科学家们已经在斑马鱼的帮助下发现了数百种人类基因的功能。“感谢10年前完成的人类基因组图谱计划,我们发现了构成人类的全部约2万个基因的结构。”桑格研究院的老鼠与斑马鱼遗传学主任德里克·斯坦普说,“但我们并不知道这些基因在人体内所扮演的角色。这是我们当前的任务。我们需要识别所有基因的功能,它们分别负责制造什么蛋白,它们相互之间的互动。我们已经揭示了部分基因的秘密,但大多数基因的功能依然是一个谜———这时斑马鱼就派上了大用场。”

    人类70%的基因都可以在斑马鱼身上找到。更重要的是,如果分析导致人类疾病的基因,84%都有对应的斑马鱼版本。通过对比人类和斑马鱼的基因组,科学家发现了几种从前不为人知的导致罕见肌肉萎缩症的基因;斑马鱼研究帮助科学家找到了参与人类胚胎发育的基因通道;正在测试中的治疗皮肤癌的药物也和斑马鱼有密切关系。谢菲尔德大学的心脏科顾问医生提姆·契科列举了另一个例子。“负责制造人类心脏的基因在斑马鱼身上同样掌管心脏的发育。”这一相似性有着重要的科学意义。

    “我们有几千种研制中的治疗心脏病的药物。有了斑马鱼,我们可以迅速地发现它们中哪些真正有效。我们可以关闭一些基因,然后观察斑马鱼是如何再生血管修复损伤。如果我们能够选择关闭人体内正确的基因,甚至可能帮助心脏病人的康复,延长他们的寿命。”

这些项目帮助解释了斑马鱼何以成为科学家们的新宠。但是研究者到底是如何从一种在3亿年前和人类分享同一个祖先的动物身上获取有用的信息的呢?斯坦普提供了答案。这位研究者的办公室里堆放着自行车、头盔和一些凌乱的衣物。从窗口可以看到一个忙碌的建筑工地。那里正在修建欧洲生物信息研究所的新中心。它和斯坦普所属的桑格研究院都位于剑桥郡基因组校区(G enom eCam pus)。自上世纪末创建以来,受基因技术迅猛发展的推动,这

(原标题:神奇的斑马鱼)

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