斑馬魚中心的全稱是國家斑馬魚資源中心喷斋，簡單來說就是一個專門養(yǎng)斑馬魚此改，并進行相關(guān)實驗研究的地方患久。整個中心最引人注目的元咙，要數(shù)那一排排大大小小的藍(lán)色水槽了——這是專門的斑馬魚飼養(yǎng)系統(tǒng)另萤。每組系統(tǒng)相互獨立湃密，單個系統(tǒng)內(nèi)共有45個大小不一的“房間”，整個系統(tǒng)循環(huán)隔離一體化四敞，特別適合飼育小型水生生物泛源。
國家斑馬魚資源中心內(nèi)飼養(yǎng)斑馬魚的藍(lán)色水槽。圖片：少俠小黃雞
一種3~5厘米長的小魚忿危，生活在系統(tǒng)內(nèi)的每個“房間”里达箍，這便是中心里的核心“住戶”——斑馬魚。
生病的它們铺厨，是人類的解藥
作為一種原產(chǎn)印度的小型鯉科魚類缎玫，斑馬魚Danio rerio的配色相較于同屬的其他魚類，要素雅得多解滓，僅在小小的銀灰色身體上赃磨，排列著幾條灰藍(lán)色的縱紋。
自帶斑馬條紋的小魚洼裤。圖片：goodfreephotos
許多來參觀的游客都會問這樣一個問題：這些斑馬魚又不好看又不像能吃的樣子邻辉，養(yǎng)這么多是干嘛用的呢？
所謂內(nèi)行看門道，外行看熱鬧恩沛。對生命科學(xué)相關(guān)領(lǐng)域而言在扰，這些其貌不揚的斑馬魚可是至關(guān)重要的模式生物。
四種生命科學(xué)領(lǐng)域的常用模式生物：大腸桿菌雷客、釀酒酵母芒珠、黑腹果蠅以及擬南芥。圖片：André Karwath搅裙、Jucember / Wikimedia
所謂“模式生物”皱卓，是指由科學(xué)家們選定供科學(xué)研究，以揭示某些具有普遍規(guī)律的生命現(xiàn)象的生物部逮，如高中生物課本出現(xiàn)過的孟德爾使用的豌豆娜汁，摩爾根觀察的果蠅，以及家喻戶曉的小白鼠兄朋。它們都是經(jīng)典的模式生物掐禁。
“9331”，學(xué)生物的人聽到都要會心一笑的暗號颅和。照片中使用真的黃圓傅事、綠圓、黃皺峡扩、綠皺豌豆蹭越，生動地展示了孟德爾發(fā)現(xiàn)的基因自由組合定律。圖片：日歷娘
生命科學(xué)研究離不開理想的模式生物教届，但對脊椎動物發(fā)育及遺傳的研究响鹃，卻在相當(dāng)長一段時間里因為缺乏理想的模式動物，而落后于對無脊椎動物發(fā)育的研究案训。
鼠類雖然帶動了現(xiàn)代高等遺傳學(xué)的發(fā)展买置，但其胚胎深埋于母體子宮中，研究者難以在其發(fā)育過程進行觀察萤衰。而非洲爪蟾雖然是胚胎學(xué)的好材料堕义，但因繁殖太慢，而難以成為遺傳學(xué)研究的好對象脆栋。
經(jīng)典模式生物非洲爪蟾。圖片：Ben Rschr / Wikimedia
而斑馬魚洒擦，則兼具了易獲得椿争、易大量飼養(yǎng)、繁育力高熟嫩、體外產(chǎn)卵秦踪、體外受精、胚體透明易觀察、操作簡單可重復(fù)等諸多優(yōu)良實驗特性椅邓，因此成為了生物學(xué)家的理想實驗對象柠逞。
更重要的是，斑馬魚和人類的基因有著高達(dá)87%的同源性——這意味著在斑馬魚身上進行的實驗景馁，其結(jié)果大多數(shù)情況下可類比到人身上板壮。因此，大量的胚胎學(xué)合住、遺傳學(xué)绰精、毒理學(xué)研究，以及多種人類疾病相關(guān)的實驗透葛，選用了斑馬魚作為模式生物笨使。
從胚胎學(xué)和遺傳學(xué)角度來看，斑馬魚胚胎透明僚害，所以便于觀察各器官和組織的發(fā)育過程硫椰。而且，它們產(chǎn)出單倍體后代的可能性較大萨蚕，這些單倍體個體非常適合用來觀察隱性基因控制的性狀最爬，而且也可以快速育成該基因的純合子個體。
透明的斑馬魚胚胎门岔。圖片：Adam Amsterdam?et. al.?/?PLoS Biology?(2004)
而從毒理學(xué)角度來看爱致，運用斑馬魚檢驗環(huán)境中各類化學(xué)物質(zhì)的致畸效應(yīng)，具有成本低寒随、影響因素少糠悯、可重復(fù)性好、易操作妻往、靈敏度高互艾，以及可同時觀察多項毒性指標(biāo)的特點，并且可以進一步研究污染物的致毒機理讯泣。
胎兒酒精綜合征
研究者用不同濃度的乙醇處理斑馬魚胚胎纫普，發(fā)現(xiàn)隨著乙醇濃度升高，斑馬魚胚胎的致畸率和致死率提高好渠、孵化率降低昨稼，胚胎體長變短、心跳減慢拳锚。
其中假栓，發(fā)育畸形主要表現(xiàn)為尾部打結(jié)、眼睛變小霍掺、心包水腫匾荆、脊柱彎曲——與人類的胎兒酒精綜合征癥狀相似拌蜘。由此，人們明確了乙醇在人類胚胎發(fā)育過程中的毒害效應(yīng)牙丽。
而利用斑馬魚建立疾病模型简卧，研究治愈人類相關(guān)疾病的方法，更是近年來全球熱點科研項目烤芦。迄今已發(fā)現(xiàn)的數(shù)千種斑馬魚突變體举娩，可模擬人類貧血、耳聾拍棕、視網(wǎng)膜變性晓铆、肌無力癥、惡性腫瘤绰播、阿爾茨海默病等多種疾病骄噪。
近年來人們甚至發(fā)現(xiàn)，斑馬魚還可用于抑郁癥和藥物成癮的研究中蠢箩。不僅如此链蕊，由于斑馬魚對精神類藥物，如阿片類鎮(zhèn)痛藥物谬泌、抗抑郁藥滔韵、抗焦慮藥等高度敏感，因此可作為藥物代謝和藥物副作用研究的重要工具掌实。
斑馬魚被用于氯胺酮（俗稱K粉）成癮的相關(guān)研究陪蜻。圖片：The U.S. Food and Drug Administration / flickr
此外，斑馬魚的鰭贱鼻、鱗和部分心臟宴卖、大腦、脊柱都可以再生邻悬，所以對人類截肢后的治療也可以說是意義重大症昏。
“獻身”于生命科學(xué)領(lǐng)域的實驗魚不止斑馬魚一種。近年來父丰，青鳉也逐漸成為了生理學(xué)研究領(lǐng)域的熱門肝谭，甚至在1994年作為脊椎動物代表，被送上太空蛾扇。而中科院水生所則自主研發(fā)了“測毒魚”稀有鮈鯽（不是數(shù)量少的意思攘烛，是就叫“稀有鮈鯽”），用于毒性試驗和環(huán)境監(jiān)測屁桑。圖為稀有鮈鯽医寿。圖片：少俠小黃雞
源自實驗室的轉(zhuǎn)基因?qū)櫸?/b>
然而實驗用魚離大家的生活終歸有些遙遠(yuǎn)。對大多數(shù)人而言蘑斧，接觸斑馬魚多是在大花鳥市場的水族店中。
由于產(chǎn)量巨大且皮實耐養(yǎng)，斑馬魚幾乎是觀賞魚店的必備商品竖瘾。在“看臉”的觀賞魚界沟突，斑馬魚同樣表現(xiàn)出了驚人的多樣性：有些斑馬魚鰭條延長飄逸，喚作“長鰭斑馬魚”捕传；有些斑馬魚的花紋變成了斷續(xù)的斑點惠拭，喚作“豹紋斑馬魚”；而即便是最普通的斑馬魚庸论，臀鰭的花紋也會有所區(qū)別职辅。
長著斑點的斑馬魚。圖片：Bernat Arlandis / flickr
然而在眾多斑馬魚里聂示，最突出的卻是要數(shù)近些年新出現(xiàn)的“五彩斑馬魚”了域携。這些斑馬魚有的呈現(xiàn)出鮮明的紅色，有的呈現(xiàn)出溫暖的黃色鱼喉，有的甚至能在紫光燈下發(fā)出熒熒綠光秀鞭。
而你一定想不到，這些五顏六色的斑馬魚扛禽，其實是上文提到的各類實驗帶來的副產(chǎn)品锋边。
盡管用于實驗的斑馬魚優(yōu)點突出，卻還有一個問題沒能得到解決——魚類胚胎小而透明编曼，發(fā)育過程的展示是明晰了豆巨，可是細(xì)節(jié)觀察又成了問題。
為了解決這一難題掐场，科學(xué)家們通過轉(zhuǎn)基因技術(shù)往扔，將熒光蛋白導(dǎo)入到斑馬魚受精卵內(nèi)，并使其在特定的組織器官中表達(dá)刻肄，這樣就可以輕松地在熒光顯微鏡下觀察到特定器官的發(fā)育與生理變化瓤球，甚至可以動態(tài)追蹤其胚胎發(fā)育全程，以及外源性物質(zhì)或基因突變對器官發(fā)育的影響敏弃。
心臟含有綠色熒光蛋白的斑馬魚卦羡。圖片：NIGHTSEA / YouTube
熒光轉(zhuǎn)基因斑馬魚由新加坡國立大學(xué)的華裔科學(xué)家發(fā)明。這種轉(zhuǎn)基因斑馬魚能發(fā)出綠色熒光麦到，主要得益于一種綠色熒光蛋白（Green Fluorescent Protein绿饵，簡稱GFP），這種蛋白分離自維多利亞水母瓶颠，在自然光照射下就能發(fā)出綠色熒光拟赊。
照亮生命科學(xué)的蛋白
GFP由日本名古屋大學(xué)的下村脩首次分離，此后他一直致力于GFP的相關(guān)研究粹淋。GFP被分離后吸祟，美國哥倫比亞大學(xué)馬丁·沙爾菲教授敏銳地覺察了其巨大的應(yīng)用前景瑟慈，開創(chuàng)性地將GFP基因轉(zhuǎn)到了線蟲體內(nèi)，使其發(fā)出了綠色熒光屋匕。
與此同時葛碧，美籍華裔科學(xué)家錢永健則對GFP基因進行了改造，創(chuàng)造出嶄新的GFP變體过吻，使它們能發(fā)出更強进泼、更多樣的光，如青綠色纤虽、藍(lán)色和黃色光等乳绕，從而使GFP得到了更加廣泛的應(yīng)用。
2008年逼纸，這三位科學(xué)家因為熒光蛋白的研究成果而共同獲得了諾貝爾化學(xué)獎洋措。
圖為轉(zhuǎn)入了綠色熒光蛋白的大腸桿菌。圖片：DanceWithNyanko
最初樊展，轉(zhuǎn)基因斑馬魚被用來監(jiān)測水域環(huán)境污染呻纹。科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)专缠，斑馬魚能對周圍水域的環(huán)境變化產(chǎn)生反應(yīng)雷酪，一旦環(huán)境中的污染物或毒素（如二噁英或聚氯聯(lián)苯等）含量升高，這些魚體內(nèi)就會產(chǎn)生一些特殊的酶涝婉，且酶的含量會隨著毒素增加而增加哥力。
而將轉(zhuǎn)基因斑馬魚投放到水域后，一旦受到污染墩弯，斑馬魚體內(nèi)對環(huán)境敏感的酶類的表達(dá)量就會隨之增加吩跋，相應(yīng)的，魚體內(nèi)發(fā)出的綠色熒光強度也會隨之增加渔工。這樣锌钮，通過檢測熒光強度就能知道環(huán)境污染情況。這些熒光斑馬魚也被稱為“生態(tài)警報器”引矩。
一大群熒光斑馬魚梁丘。圖片：Ruby Jylin / YouTube
然而，由于檢測勢必要將轉(zhuǎn)基因魚投入自然水域旺韭，而這一行為可能造成基因污染等一系列問題氛谜。于是熒光魚在生態(tài)檢測上的應(yīng)用前景日趨黯淡。
自2001年起区端，新加坡國立大學(xué)和美國約克城科技公司展開合作值漫，為熒光轉(zhuǎn)基因斑馬魚開辟一個新的市場——觀賞魚。經(jīng)過歷時兩年多的大量環(huán)境風(fēng)險評估织盼，2003年12月9日杨何，美國食品藥品監(jiān)督管理局認(rèn)為酱塔，作為觀賞魚的轉(zhuǎn)基因斑馬魚Glofish?不存在任何環(huán)境風(fēng)險，也不會進入人們的食物鏈晚吞，因此批準(zhǔn)了Glofish?的上市請求延旧。
普渡大學(xué)的研究發(fā)現(xiàn)谋国，野生型斑馬魚在和紅色轉(zhuǎn)基因斑馬魚的生殖競爭中處于優(yōu)勢槽地。盡管野生雌性斑馬魚會更傾向于選擇顏色更艷麗的紅斑馬魚，但野生雄性斑馬魚會對紅斑馬魚進行暴力驅(qū)逐芦瘾，以至于15代后捌蚊，紅斑馬魚幾乎全部消失。
Glofish?也成為了美國第一例獲準(zhǔn)上市的轉(zhuǎn)基因動物近弟。
GloFish?售賣的各種熒光斑馬魚缅糟。圖片：glofish.com
2006年，研究人員又利用來自珊瑚的紅色熒光蛋白基因祷愉，開發(fā)出了紅色熒光斑馬魚品系（也就是最常見的紅斑馬魚窗宦，生態(tài)瓶常用“迫害對象”）；同時利用來自水母的一系列熒光蛋白基因二鳄，開發(fā)出了橙黃色的熒光斑馬魚品系赴涵。2011年，人們又開發(fā)出藍(lán)色熒光和紫色熒光斑馬魚品系订讼。
除了斑馬魚髓窜，人們也在“禍害”其他小魚，例如中國臺灣開發(fā)出的熒光青鳉等欺殿。源源不斷的各色熒光小魚寄纵，成為了我們生活中最容易接觸到的轉(zhuǎn)基因動物。
從不起眼的淡水小魚脖苏，到生命科學(xué)領(lǐng)域的明星模式生物程拭，再到身邊最常見的觀賞魚，斑馬魚用它小小的身軀棍潘，創(chuàng)造了一個又一個屬于它的傳奇故事恃鞋。
