编辑:你要知道水是生命的源泉。你不一定知道,水里有很多干坤。中科院之声与中国科学院水生生物研究所联合开设了“水警神州”专栏。在这里,我们将一起游览水世界,探索水生生物的奥秘,共同守护绿水青山。

人类今天在生命科学领域取得的成就离不开实验动物对科学研究一线的贡献。提到实验动物,首先想到的是生物医学研究中的老鼠、兔子,或者行为和认知实验中的大猩猩等灵长类动物。今天,我们的主人公虽然知名度不高,但却是我们的学者发现并作为实验动物提出的鱼——稀有鲫鱼(Gobiocypris rarus)。

稀有鲫鱼标本

国际通用鱼类实验动物——斑马鱼

现在国际上常用的实验鱼类实际上是另一种鱼——达尼欧雷里奥。

与其他实验动物相比,鱼较晚被广泛应用于实验研究,但其优点是不可替代的。

因为和人类非常相似,猴子和黑猩猩是常见的实验动物,但同时更有可能引发实验伦理问题。人们熟知的实验动物老鼠是生理学、医药学等领域非常出色的实验材料,但其胚胎在子宫内发育,很难观察和操作。另一种经常用于科学实验的脊椎动物非洲爪蟾具有胚胎体外发育和个人的巨大优势,但在发育生物学中的地位非常重要,但其生命周期长,很难进行遗传学研究,同时是二元四倍体,大多数基因都有四个拷贝,因此很难进行基因突变实验。(圣雄甘地、遗传学、遗传学、遗传学、遗传学、遗传学、遗传学、遗传学、遗传学、遗传学、遗传学)

(网上提供照片)

非洲爪蟾需要1-2年才能达到性成熟,平均寿命为5-15岁,有些可以活到20岁(图片来自网络)

斑马鱼(JEBRA FISH)同时具备繁殖能力强、体外产卵、胚胎透明、易于观察的特点,因此实验动物界“新宠”迅速发展。更重要的是,斑马鱼与人类基因的相似度达到了87%,不仅对人类发育生物学和分子发育遗传学做出了卓越贡献,斑马鱼还被广泛应用于毒理学检测。具有灵敏度、降低成本、重复性等优点,对污染物致病机制的进一步研究很容易。

生命没有高低之分,但比起哺乳动物,实验动物伦理学的“3R”原则第1条“Replacement”,即使用低级动物代替高级的原则(3R原则是1959年,即Replacement-替代,

斑马鱼野生鱼群(网上提供照片)

成人斑马鱼的身体长度一般不超过4厘米,寿命在2 ~ 3年左右

除了世界通用的斑马鱼外,中国还有稀有的鲫鱼

为了人类生命科学事业,“面向死亡而生”的鱼类可能比斑马鱼多。事实上,20世纪90年代,中国科学院水生生物研究所已经开始对稀有鲫鱼进行实验动物化研究,并积极推动其在各个领域的应用。

稀有鲫是我国特有的小鱼,具有生活周期短、繁殖性能好、卵大、透明等优点,是基础生物学、病理学、遗传学的良好实验材料,目前研究人员已完成了整个基因测序工作,遗传资源中的封闭群可以作为生态毒理学测试的来源。

不仅如此,由于对病毒和重金属敏感,稀有鲫鱼是我国环境监测领域著名的“毒鱼测定”,目前颁布了稀有鲫鱼急性毒性试验的国家标准,其他相关标准也正在制定之中。

稀有鲫鱼与斑马鱼相比有什么优点?温水性鱼类稀有鲫鱼比斑马鱼等热带鱼对温度等饲养环境的适应性更高。

随着实验动物标准化工作的深入和基因测序的进行,稀有鲫鱼将更广泛地应用于相关研究和验证。

稀有鲫鱼俗称金伯毛,鳍河鲤鱼鲤鱼(图片:在河里游泳的海鱼)

QA对稀有鲫鱼的

在水生生物博物馆接待讲解过程中,很多参观者提出了以下两个问题。

Q1:因为“稀有”

实验动物?

A:稀有鮈鲫非广布种,野生种群相对稀少,是国家二级保护动物,但通过实验室标准化养殖后仍然可作为模式生物进行合理开发利用。这两者非但不矛盾而且还互有裨益,这也符合国际上模式生物的大原则。

Q2:被称作“测毒鱼”的稀有鮈鲫是如何测毒的?

A:科研人员将稀有鮈鲫的胚胎、幼体或成体暴露于待测化学品中,通过观测致畸率、致死率或身体组织中的酶活性等生长发育指标来定量评价该化学品的毒性。另外,随着相关技术的日益成熟,研究人员有望通过修改稀有鮈鲫的基因使其能够通过变色等更直观的方式,定性地感知水体中的污染。

实验动物:魂归大自然,功留天地间

实验动物应用于试验研究,可溯自十九世纪末。百年来实验动物应用于生命科学研究,促进当今生物、医学、农业等领域的进步与发展是有目共赌的。

据估计,脊椎动物在动物试验中每年的使用量(从斑马鱼到非人类灵长类动物)其范围从数亿到十数亿。大量实验动物作为人类的“替身”被普遍应用于科学研究,它们用自己的生命改善人类的生存状况,值得我们对它们怀有一份尊重和感激之情。

俄罗斯西伯利亚细胞学和遗传学研究所的实验动物纪念碑 一只小鼠“编织”DNA双链(图片来自网络)

参考文献:

1. Dahm, Ralf. The Zebrafish Exposed. American Scientist. 2006, 94 (5): 446–53.

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3. 李慧慧.IHB系稀有鮈鲫遗传结构研究[D].北京:中国科学院大学,2016.

4. 顾党恩,于学颖,王剑伟.稀有鮈鲫封闭群Ihb: IHB生长和繁殖性能的监测[J].中国实验动物学报,2014, 22(1): 71-75

5. 《化学品稀有鮈鲫急性毒性试验》(GB/T 29763-2013)

6. 张京佶,殷浩文.有关稀有鮈鲫作为本土模式生物的争议及辨析[J].生态毒理学报,2017,12(02):44-45.

7.

来源:中国科学院水生生物研究所

作者:邢思奇、王熙、王环珊

来源: 中科院之声

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