神奇的斑馬魚

2013-09-22 21:31:35 海水魚類来源：

對於現代生物學研究，斑馬魚是不可缺少的強大工具。科學家們已經在這種淡水魚的幫助下發現了數百種人類基因的功能。

斑馬魚與人類共享70%的基因，它的身體幾乎完全透明，心臟可以自我修復：因此這種不起眼的小魚已經成為科學家進行醫學研究的最有力盟友。

一切始於沙灘上的交配。成雙成對的斑馬魚離開魚群，遊到淺灘，雌魚抵達水深僅兩厘米處時，啟動生物反應，產下幾百個卵，它的伴侶立刻對這些卵進行授精。幾天後，幾百條小斑馬魚就已經可以自己獵取食物。這是一場壯觀的演出、神奇的自然繁殖儀式。然而斑馬魚不僅是一種讓人好奇的小動物。這種魚在最近幾年備受科學界的關註，它們甚至可能會幫助科學家揭示人體內的2萬多個基因的作用。這種普通的觀賞魚已經變成科學明星。

這是一場戲劇化的轉變。但為什麽呢？這種原產亞洲淡水中的其貌不揚的小魚到底有什麽特別之處？更重要的是，它幫助揭示的是什麽樣的醫學秘密？第一個問題的答案並不復雜。斑馬魚之所以突然備受關註，是因為對於想要模擬人類疾病的科學家，它就像是一份天賜的完美禮物。首先，是數量上的優勢。每次斑馬魚產卵，可以產下數百個後代，為科學家提供豐富的研究對象。其次，斑馬魚的生長速度驚人。“一個斑馬魚胚胎一天的發育程度相當於人類胚胎幾個月的發育。一條魚3個月就可以成年，它的最大尺寸只有約兩英寸。因此，要在實驗室養育大量的斑馬魚並不費事。最後，也許也是最重要的一點：年幼的斑馬魚的身體幾乎完全透明，方便科學家研究它們體內細胞的生長和分裂。英國劍橋郡桑格研究院的斑馬魚研究者凱倫·卡爾斯說，”你可以對斑馬魚的胚胎進行各種各樣的基因改造，幾乎立刻就可以觀察到生理變化。由於它們接近透明的身體，你可以很方便地研究這些變化。甚至無需接觸它們就能夠看到結果，對於其他實驗動物這是絕對不可能的。要看到實驗結果通常需要殺死並解剖它們。因此，斑馬魚對科學研究非常有用。“

事實上，對於現代生物學研究，斑馬魚是不可缺少的強大工具。除了透明的身體、驚人的繁殖生長速度，斑馬魚的基因結構也和人類非常相似。

科學家們已經在斑馬魚的幫助下發現了數百種人類基因的功能。“感謝10年前完成的人類基因組圖譜計劃，我們發現了構成人類的全部約2萬個基因的結構。”桑格研究院的老鼠與斑馬魚遺傳學主任德裏克·斯坦普說，“但我們並不知道這些基因在人體內所扮演的角色。這是我們當前的任務。我們需要識別所有基因的功能，它們分別負責製造什麽蛋白，它們相互之間的互動。我們已經揭示了部分基因的秘密，但大多數基因的功能依然是一個謎———這時斑馬魚就派上了大用場。”

人類70%的基因都可以在斑馬魚身上找到。更重要的是，如果分析導致人類疾病的基因，84%都有對應的斑馬魚版本。通過對比人類和斑馬魚的基因組，科學家發現了幾種從前不為人知的導致罕見肌肉萎縮癥的基因；斑馬魚研究幫助科學家找到了參與人類胚胎發育的基因通道；正在測試中的治療皮膚癌的藥物也和斑馬魚有密切關系。謝菲爾德大學的心臟科顧問醫生提姆·契科列舉了另一個例子。“負責製造人類心臟的基因在斑馬魚身上同樣掌管心臟的發育。”這一相似性有著重要的科學意義。

“我們有幾千種研製中的治療心臟病的藥物。有了斑馬魚，我們可以迅速地發現它們中哪些真正有效。我們可以關閉一些基因，然後觀察斑馬魚是如何再生血管修復損傷。如果我們能夠選擇關閉人體內正確的基因，甚至可能幫助心臟病人的康復，延長他們的壽命。”

這些項目幫助解釋了斑馬魚何以成為科學家們的新寵。但是研究者到底是如何從一種在3億年前和人類分享同一個祖先的動物身上獲取有用的信息的呢？斯坦普提供了答案。這位研究者的辦公室裏堆放著自行車、頭盔和一些淩亂的衣物。從窗口可以看到一個忙碌的建築工地。那裏正在修建歐洲生物信息研究所的新中心。它和斯坦普所屬的桑格研究院都位於劍橋郡基因組校區（G enom eCam pus）。自上世紀末創建以來，受基因技術迅猛發展的推動，這