迄今已鉴定8000多种斑马鱼突变体,其中1/4成为人类疾病模型,可模拟贫血、耳聋、视网膜变性、肌无力症、恶性肿瘤和阿尔茨海默病等多种人类疾病
斑马鱼(Zebrafish)生于高温潮湿的南亚地带。它们身上附带着美丽的暗蓝与银色纵条纹,繁殖力非常高。
有一次,美国俄勒冈大学著名遗传学家George Streisinger从宠物店里买回斑马鱼作观赏。这位科学家偶然对这身长不过3—4厘米的热带小鱼感兴趣起来。
他研究了小鱼的卵裂特点、胚胎发育规律,发现其胚体透明而且发育速度快的特征,就想到斑马鱼也许可以用来做“模式生物”,也就是可用于解释生命一般规律的生物体。
据南方医科大学基础医学院张文清教授介绍,斑马鱼作为模式生物的优势很突出,它与人的基因相似度高达87%,这意味着其实验结果大多数情况下适用于人体。而且,斑马鱼3个月便可成熟,一次可产200—400枚卵,一周产一次,这意味着小鱼的培育周期非常短。“目前,斑马鱼是国际标准化组织认可的五种鱼类实验动物之一,成为发育生物学、遗传学、毒理学等研究常用的模式生物。”
这种小鱼所发挥的最重要作用恐怕要数替人类试药了。“人们通过培育斑马鱼的突变体,寻找其中患有人类疾病的斑马鱼模型,再用它们进行药物筛选。”张文清说。
统计显示,迄今已鉴定有8000多种斑马鱼突变体,其中1/4成为人类疾病模型。它们可模拟多种影响人类的重大疾病,比如人类贫血、耳聋、视网膜变性、肌无力症、恶性肿瘤和阿尔茨海默病等。
自上世纪70年代斑马鱼作为模式生物走进实验室后,科学家一直对它寄予厚望。张文清总结,这是因为它们具有小、多、近、透、快、外等优势。
它们体型小,仅有3—4厘米,便于养殖,不到30平方米的房间就能养几万条;每周产卵数量多,达到几十到几百个,可做多种基因变异标本;基因与人类相近,30000个基因中有87%与人类同源,利于人类疾病研究;生长的头3天完全透明,便于活体观测;生长快,24小时内大部分器官形成,3个月成年;属于母体外胚胎发育,可在光镜下直视。
正因如此,科学家们对斑马鱼本身的研究成果不断涌现。美国俄勒冈大学神经学研究所利用斑马鱼,来研究脊椎动物神经系统发育;德国发育生物学家Christine Nsslein-Volhard以及美国哈佛大学Wolfgang Driever博士的研究组,展开对斑马鱼进行大规模化学诱变研究,鉴定出约4000种斑马鱼突变体;新加坡分子与细胞生物学研究所研究人员,则致力于研究斑马鱼的肝功能、肌肉神经发育多样化、发育信号及模式等。
从1980年到2010年权威学术刊物PubMed上收集的有关斑马鱼的研究论文数量看,近30年来科学家对小鱼的关注度呈直线上升趋势。有关的论文从2000年的625篇,增至2010年的1879篇。张文清表示,如今,平均每月就有四五篇关于斑马鱼的研究论文在世界性期刊发表。