科研新貴斑馬魚：我的用處有辣么多

斑馬魚是一種常見的觀賞性熱帶魚，有著嬌小可愛的身軀，斑馬魚體長約3-4厘米，由於身上帶有的美麗的藍色條紋而得名。除了具有觀賞價值外，斑馬魚在科學研究中也起著非常重要的作用。

圖1：雌性斑馬魚（下）與雄性斑馬魚（上）

斑馬魚對早期發育研究的貢獻

斑馬魚喜歡生活在溫度為28.5℃的水裡。斑馬魚在出生後3個月左右達到性成熟，在性激素與光線的刺激下，雄性斑馬魚會猛烈的追求雌性斑馬魚，然後兩者分別將精子與卵子排放在水裡，精子與卵子在水中可以激活從而結合在一起形成受精卵，之後受精卵逐漸發育成胚胎並進一步長成成體斑馬魚。受精卵主要由外面的卵膜與胚胎構成，卵膜主要起到保護胚胎的作用，胚胎中的卵黃含有豐富的營養物質，胚胎在早期發育過程中主要靠卵黃的營養物質發育長大。斑馬魚一周可以交配一次，一次可以產200-300枚胚胎。斑馬魚的胚胎是透明的而且很大且發育很快，因此深受發育生物學家的喜愛，因為不需要非常複雜的設備就可以直接觀察胚胎的早期發育過程。

圖2：斑馬魚胚胎觀察

雖然斑馬魚與人類再外形上有著巨大的差別，然而在DNA 層面上斑馬魚與人類有著90%的保守性，因此通過研究斑馬魚可以幫助我們了解人類早期發育的秘密。通過對斑馬魚胚胎的研究，我們知道了很多決定早期胚胎髮育的基因，並且在人類的很多疾病中發現了這些基因發生了突變，了解到這些基因後，可以有效地對未出生的嬰兒進行產前檢測，並進一步找到預防與治療的方法。

圖3：斑馬魚的發育模式圖

斑馬魚在基因功能研究中的作用

斑馬魚的胚胎體積較大，可以很方便的對其進行操作，比如我們利用特定的技術手段可以實現在斑馬魚體內敲除或者過表達某一個基因從而研究這個基因的功能。當某一個基因突變以後這個基因由於DNA 序列發生了改變而使得這個基因表達的蛋白功能喪失。突變體是研究這個基因功能最有效地方式之一。當某一個基因突變後我們可以通過觀察個體發育的形態變化或者利用其他檢測手段比如高通量測序的方法檢測其影響的所有其他基因的表達變化從而得出這個基因在生物體中的功能。轉基因技術是研究基因功能的另一個重要的手段。我們常常會將某一個基因的啟動子序列帶有某種顏色的熒光蛋白串聯表達，通過觀察熒光蛋白的表達模式可以直觀的看到這個基因在體內的表達分布情況，或者其他功能性研究。

圖4：神經相關蛋白的表達模式

斑馬魚在腫瘤研究中的作用

腫瘤是在人身體內產生的一團具有惡性增值能力的細胞團，是人類健康的最致命的殺手之一，長期以來人們對腫瘤研究投入了巨大的精力物力但收效甚微。由於腫瘤常常發生在體內，因此很難直接的觀察它們的發生與成長的過程。斑馬魚為我們提供了一個直觀的研究手段。我們可以將帶有熒游標記的人類的腫瘤細胞移植到斑馬魚的體內，由於腫瘤發生所需要的蛋白因子在斑馬魚體內同樣存在，腫瘤細胞可以在斑馬魚體內正常的生長，鑒於斑馬魚的全身透明性，因此我們可以非常直觀的去觀察腫瘤的發生髮展過程。

圖5 腫瘤細胞（紅色）在斑馬魚（綠色）體內生長

斑馬魚在藥物篩選中的作用

在醫學上，為了治療某種疾病而需要對藥物進行篩選，然而藥物篩選是一個價格昂貴而且周期漫長的過程。直接用於人體是不可能的，因此首先在動物體內進行試驗。斑馬魚可以產生大量的後代而且發育又很快，所佔的空間小並且對藥物吸收能力強，因此已經成為藥物篩選的最有利的工具之一。

圖6：利用斑馬魚進行藥物篩選

近些年，隨著斑馬魚研究的優勢的不斷提現，斑馬魚研究的隊伍也越來越壯大，人們對斑馬魚也越來越感興趣。由此可見，斑馬魚既可以在生活中為我們帶來許多樂趣，又可以在科學研究中給我們提供巨大的幫助，為人類的健康研究作出巨大貢獻。

出品：科普中國

製作：元素

監製：中國科學院計算機網路信息中心

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