科研新贵斑马鱼：多功能应用探索

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斑马鱼是一种常见的观赏性热带鱼，有着娇小可爱的身躯，斑马鱼体长约3-4厘米，由于身上带有的美丽的蓝色条纹而得名。除了具有观赏价值外，斑马鱼在科学研究中也起着非常重要的作用。

图1：雌性斑马鱼（下）与雄性斑马鱼（上）

斑马鱼对早期发育研究的贡献

斑马鱼喜欢生活在温度为28.5℃的水里。斑马鱼在出生后3个月左右达到性成熟，在性激素与光线的刺激下，雄性斑马鱼会猛烈的追求雌性斑马鱼，然后两者分别将精子与卵子排放在水里，精子与卵子在水中可以激活从而结合在一起形成受精卵，之后受精卵逐渐发育成胚胎并进一步长成成体斑马鱼。受精卵主要由外面的卵膜与胚胎构成，卵膜主要起到保护胚胎的作用，胚胎中的卵黄含有丰富的营养物质，胚胎在早期发育过程中主要靠卵黄的营养物质发育长大。斑马鱼一周可以交配一次，一次可以产200-300枚胚胎。斑马鱼的胚胎是透明的而且很大且发育很快，因此深受发育生物学家的喜爱，因为不需要非常复杂的设备就可以直接观察胚胎的早期发育过程。

图2：斑马鱼胚胎观察

虽然斑马鱼与人类再外形上有着巨大的差别，然而在DNA 层面上斑马鱼与人类有着90%的保守性，因此通过研究斑马鱼可以帮助我们了解人类早期发育的秘密。通过对斑马鱼胚胎的研究，我们知道了很多决定早期胚胎发育的基因，并且在人类的很多疾病中发现了这些基因发生了突变，了解到这些基因后，可以有效地对未出生的婴儿进行产前检测，并进一步找到预防与治疗的方法。

图3：斑马鱼的发育模式图

斑马鱼在基因功能研究中的作用

斑马鱼的胚胎体积较大，可以很方便的对其进行操作，比如我们利用特定的技术手段可以实现在斑马鱼体内敲除或者过表达某一个基因从而研究这个基因的功能。当某一个基因突变以后这个基因由于DNA 序列发生了改变而使得这个基因表达的蛋白功能丧失。突变体是研究这个基因功能最有效地方式之一。当某一个基因突变后我们可以通过观察个体发育的形态变化或者利用其他检测手段比如高通量测序的方法检测其影响的所有其他基因的表达变化从而得出这个基因在生物体中的功能。转基因技术是研究基因功能的另一个重要的手段。我们常常会将某一个基因的启动子序列带有某种颜色的荧光蛋白串联表达，通过观察荧光蛋白的表达模式可以直观的看到这个基因在体内的表达分布情况，或者其他功能性研究。

图4：神经相关蛋白的表达模式

斑马鱼在肿瘤研究中的作用

肿瘤是在人身体内产生的一团具有恶性增值能力的细胞团，是人类健康的最致命的杀手之一，长期以来人们对肿瘤研究投入了巨大的精力物力但收效甚微。由于肿瘤常常发生在体内，因此很难直接的观察它们的发生与成长的过程。斑马鱼为我们提供了一个直观的研究手段。我们可以将带有荧光标记的人类的肿瘤细胞移植到斑马鱼的体内，由于肿瘤发生所需要的蛋白因子在斑马鱼体内同样存在，肿瘤细胞可以在斑马鱼体内正常的生长，鉴于斑马鱼的全身透明性，因此我们可以非常直观的去观察肿瘤的发生发展过程。

图5 肿瘤细胞（红色）在斑马鱼（绿色）体内生长

斑马鱼在药物筛选中的作用

在医学上，为了治疗某种疾病而需要对药物进行筛选，然而药物筛选是一个价格昂贵而且周期漫长的过程。直接用于人体是不可能的，因此首先在动物体内进行试验。斑马鱼可以产生大量的后代而且发育又很快，所占的空间小并且对药物吸收能力强，因此已经成为药物筛选的最有利的工具之一。

图6：利用斑马鱼进行药物筛选

近些年，随着斑马鱼研究的优势的不断提现，斑马鱼研究的队伍也越来越壮大，人们对斑马鱼也越来越感兴趣。由此可见，斑马鱼既可以在生活中为我们带来许多乐趣，又可以在科学研究中给我们提供巨大的帮助，为人类的健康研究作出巨大贡献。

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