透明斑马鱼

透明斑马鱼

透明斑马鱼受精卵在卵裂之后形成一个三维体，从而不同于果蝇的三维体，同时也没有发现与间隙基因和成对基因相对应的突变模式，这也许意味着，果蝇在体节模式的形成上具有特殊之处，也可能表明，在鱼类中有这类基因的重复基因存在。

此外，在鱼类中有大量的基因影响中枢神经系统和感觉器官的结构和功能，这在果蝇中较为罕见，表明脊椎动物的神经系统显然已大大进化。至1996年为止，沃哈德以及另一个小组在斑马鱼中已经确认了几千个新的突变，这些突变涉及到好几百个基因，它们可导致广泛的发育缺陷。

透明斑马鱼最初用于遗传学研究。但是，它那优良的特性很快受到发育遗传学家的青睐。当时正在考虑面向脊椎动物作进一步研究的沃哈德，自然也把目光转向了斑马鱼。由于它的加盟，对斑马鱼的研究又进到了一个新的层次。

透明斑马鱼有25对染色体，若用饱和筛选法的话，沃哈德估计大约需要筛选一百万个以上的斑马鱼胚胎，才能达到和果蝇一样成功的结果。这样，当她在1987年开始研究斑马鱼时，她首先必须解决的，就是如何在实验室中饲养数百万条斑马鱼，这并不是一个比实验本身更容易解决的问题。所幸的是，他们花了5年的时间，终于取得了成功。

在实验过程中，沃哈德和他的实验助手一起，在观察了120万个胚胎之后，筛选出了1300个具有明显异常表型的突变体，其中有些是在原肠胚形成时，细胞的移动出问题；有些表现出异常的体型；大多数缺陷则在发育后期出现，有的仅仅为一种结构（如脊索、脑或颌弓等）缺陷；有的缺陷则影响组织分化。这些研究为从分子水平进一步克隆相关的基因提供了前提。

美国科学家最近成功地培育出一种身体完全透明的斑马鱼，人们可以直接看见斑马鱼体内的各个器官，甚至还可以适时观测斑马鱼体内的癌细胞生长过程。

美国科学家称这种透明斑马鱼使得波士顿儿童医院的研究人员们可以直视鱼的内部器官，实时观测活体器官中癌症以及其它各类肿瘤的生长过程。科学家们之前对天然透明的斑马鱼胚胎中的疾病进行过研究，然而当它们长成成年鱼后，透明的身体就会变成不透明。此次最新培育出来的斑马鱼会在整个生命过程中保持通体透明。研究小组成员理查德-怀特说：“4周后，我们就可以清楚地看见所有东西。”

美国科学家理查德-怀特说，斑马鱼的基因与人类有许多相似之处，因而是科学家们研究人类生物学和疾病的优良模型。研究人员传统的疾病研究方法是，在染病动物死后，通过收集相关资料进行人类病痛的推测总结。然而，一些病变，如癌变因其发展速度太快，使科学家们无法通过传统的研究方法进行深入详细地探究。怀特说：“这就像当你需要一个视频文件时，你只能拍到照片。”通过让两种现存的斑马鱼配对，怀特培育了这只透明斑马鱼，并为它取了个绰号叫“卡斯帕”。在这两种斑马鱼中，一种是缺少反射皮肤色素，另一种则是体内缺少黑色素，它们的后代只有黄色皮肤色素，看上去呈透明状。

怀特与他的同事们共同做了一个实验，他们将一个发荧光的黑素瘤放入斑马鱼的腹腔中，通过显微镜观测，发现这些癌细胞在五天内就开始扩散。事实上，怀特甚至看见了单个癌细胞的扩散过程，这些扩散的黑素瘤细胞很快地从腹腔扩散并聚集到了皮肤。怀特说：“这告诉我们，当肿瘤细胞向身体其它部位扩散时，并不是随便乱来的，它们非常有目的。”怀特接着又做了一个类似的实验。他将发荧光的造血干细胞从另一只斑马鱼身上移植到了这只透明斑马鱼体内。4星期后，这些干细胞明显进入了透明斑马鱼的骨髓中，并开始生长。骨髓是骨头中柔软而富含脂肪的组织，它们使得干细胞最终发育成为一个血细胞，然后将其释放至血管中。任何有碍成熟血细胞或其前体生成的疾病都可以导致骨髓失调，如白血病。

然而，造血干细胞的移植可以帮助癌症病人重建健康的血液系统，而有些移植却奇怪地失效。如果研究人员能够了解斑马鱼体内干细胞的植入步骤和造血过程，就有可能找到办法帮助病人更快地重建血液系统。斑马鱼属鲤科短担尼鱼属，原产于南亚，是一种常见的热带鱼。斑马鱼是目前生命科学研究中重要的模式脊椎动物之一。自20世纪90年代初以来，斑马鱼因其多方面的优点已成为模式动物家族中重要的一员，受到越来越多的重视和利用。目前，斑马鱼被广泛地用于发育生物学、遗传学、肿瘤学、药物学、毒理与环保等方面的研究，使得人类不断发现一些新的研究成果。

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