■看到这张图片,国际部高一的同志们可能深有感触,没准刷到这条生物社的推送的时候,你们还苦逼地坐在书桌前,面对着两张空空如也的学案发呆。(至于为什么我这么懂,因为我现在就在一边写这篇推文一边干相同的事情)
■这本书叫做《献给阿尔吉侬的花束》,讲述了主人公查理高登在接受了一个人体实验以后,由一个智商68的白痴变为智商的天才,可因为这个实验本身存在缺陷又跌落谷底,看遍了人生百态之后重回原点的故事。至于你问我这本书的名字为什么叫做《献给阿尔吉侬的花束》?盲生,你发现了华点!阿尔吉侬是查理所接受的实验的前期试验品。说到这,大家应该已经猜到阿尔吉侬的种族了——没错,阿尔吉侬是一只小白鼠。
大家曾或多或少对这样一个问题产生好奇:为什么一提到实验室的动物,第一反应就会是小白鼠呢?实验室中的小白鼠究竟有着什么样的前世今生,接下来,就由我来为大家揭晓答案。
实验室使用的小鼠一般分为两种,一种是小鼠,也就是英语上的mouse。另一种是大鼠,也就是英语上的rat。而在生物学实验中更加常见的品种则是实验小鼠(laboratorymouse)我们接下来的介绍,也是围绕着这种实验小鼠展开的。
从16世纪起,小鼠就被少数西方科学家用于比较解剖学研究,19世纪,孟德尔曾试图用小鼠毛色来进行遗传学研究,但由于校方嫌弃小鼠的气味过重,于是孟德尔这才改用豌豆来做实验,从豌豆中发现了遗传学两大定律。小鼠很可惜地失去了第一个扬名立万的机会。
不过也正是因为孟德尔的遗传试验,实验小鼠第二次走进了人们的视野,20世纪初,孟德尔遗传定律在沉寂了三十余年后被人们重新重视,许多科学家纷纷开始在小鼠上验证孟德尔遗传定律,第一个开展这项实验的是一位哈佛大学的本科生克拉伦斯·库克·利特。他利用小鼠近亲繁殖了二十代,得到了历史上第一只近交系小鼠——毛发为淡棕色的DBA小鼠。威廉姆·欧内斯特·卡斯特和吕西安·居埃诺也在这项研究上作出了重大贡献,他们的工作证明了孟德尔遗传定律在动物中也是适用的,因此开启了哺乳动物遗传学研究的时代。
几乎是同一时段,另一个有关实验小鼠的重大变革也在发生着。美国一位小鼠爱好者阿比·拉斯罗普女士从事着饲养花鼠并出售给爱好者的生意。有一次,她发现她饲养的花鼠长出了一些肿瘤,于是她将这只花鼠送到了宾大的一位著名的癌症研究者里奥·勒布手中,后者证实了小鼠患上了癌症,并开创了癌症动物研究的先河。而前者也同样扬名立万,之后实验室所使用的小鼠,很大一部分都源于阿比女士培育的品种。
(图为阿比·拉斯罗普女士)
说到这,大家可能就有些疑惑了,我们不是常说小白鼠小白鼠吗?为什么阿比女士培养的花鼠成为了实验室的主流呢?那就不得不介绍一下接下来的一位重磅人物了。
介绍他之前,我们先来对决定小鼠毛发特点的基因做一个简单的介绍,
决定小鼠毛发特点的基因共有四对:
(以上资料选取自中国生物器材网)
即刺鼠纹,非刺鼠纹为一对相对性状
黑色毛,棕色毛为一对相对性状
天然色,白化病为一对相对性状
淡色毛,深色毛为一对相对性状
我们刚刚说的哈佛大学的本科生克拉伦斯·库克·利特先生所培育的DBA小鼠的DBA,就是Dilute,Brown,non-Agouti的意思。
(部分小鼠的品系及基因型)
说到这,大家应该明白了,我们所谓的小白鼠是由哪对相对性状决定的了,没错,就是天然色和白化病。
那么为了得到实验室的小白鼠,有一位科学家巧妙地借助了前人的智慧,通过将野生白化病小鼠杂交巧妙地得到了能够稳定遗传的淡色毛,白化病小鼠。医院的哈尔西·巴格。世界各地的研究者利用巴格的白化小鼠创造了许多新的小鼠近交系。哥伦比亚大学的莱昂内尔·C·斯特朗将巴格的白化雌鼠和利特的白化雄鼠交配,经过很多代近亲繁殖之后产生了新的近交系——品系A,该品系的肺癌发生率很高。斯特朗还将品系A小鼠与DBA小鼠繁殖在一起,创造了C3H品系,该品系的每只雌鼠都会在六个月大时罹患乳腺癌。年,冷泉港的研究者E.C.麦克道尔用巴格的白化小鼠创造了BALB/c小鼠。这都为后来的癌症研究作出了功不可没的贡献。
而实验室小鼠的量产化出现在年。在这一年,利特在缅因州创立了Jacksonlaboratory,向全世界的实验室提供小鼠,到今天,Jacksonlab生产的小鼠已经成为很多生物学研究的标准工具鼠,每年有超过万只JAX小鼠被输送到世界各地的实验室。
你以为实验室小鼠的故事到这就结束了吗?不,远远没有。
随着分子生物学的发展,这项技术也被运用在了小鼠的身上。年,耶鲁大学的戈登和鲁道尔通过原核注射受精卵创造了第一只转基因小鼠。随后,马里奥·卡帕奇和奥利瓦·史密森斯制造出第一批基因敲除小鼠。现在,对小鼠基因的改造随着新技术的不断涌现变得更加容易,利用CRISPR基因编辑技术得到一只基因敲除小鼠只需要一个月左右的时间。经过遗传改造的小鼠也越来越适应科研人员的不同研究需要,比如基于Cre-loxP系统的条件性基因敲除小鼠可以实现诱导且组织特异性的基因敲除。
接下来,颠覆我们对小白鼠的认知的事情发生了:什么,它们竟然能发光???
会发光的老鼠,不就是皮卡丘吗?
(任天堂的经典形象深入人心)
当然不是!
它的样子和皮卡丘还是有一点点差距的,没……没错,亿点点……
它们之所以长成这个样子,是因为它们体内可以表达一种基于荧光蛋白的“生物传感器”。早在年7月,“发光小鼠”就在日本大阪大学诞生了。大阪大学微生物研究所的冈部胜和伊川正等人,将发光海蜇的发光遗传基因“GFP”注入到老鼠的受精卵中,从而培育出这种在黑暗中能发光的小鼠。这种让小鼠变成真实版“皮卡丘”所用到的关键物质叫做绿色荧光蛋白,是当代生物学的重要“标识”工具。年,马丁·查尔菲、钱永健和下村修三名科学家,凭借在绿色荧光蛋白质(GFP)研究领域取得的重要成就问鼎当年的诺贝尔化学奖。通过绿色荧光蛋白质,可以帮助科学家了解细胞机制如何工作,科学家只需通过寻找荧光便可知道基因何时以及为什么“开启”。因此,我们做到了只用一只小鼠就可以观察炎症发展的全过程,只需要一批小鼠就可以对肿瘤治疗前、治疗中、治疗后的变化进行实时观测这些在过去看来不可能完成的任务。现在,你还觉得这只小鼠长得挫吗?
这样默默无闻的实验小鼠们,为我们的科学进步贡献了很大的力量。他们被制作成癌症、帕金森症等人类疾病的小鼠模型,帮助我们了解疾病从而治疗疾病;他们被人为造成基因突变,帮助我们了解基因和蛋白质的功能;他们被置于多种刺激条件下,便于我们研究个体对环境刺激的反应;他们尝遍各种化合物,安全有效的药物才得以用在我们身上。
总之,实验小鼠们为我们的科学发展和医学进步做出了不可磨灭的贡献,希望我们大家对这样一种可爱的生物抱有尊重,以及感激之情,对生命抱有最基本的崇敬,正是我们学习生物学的意义所在!
感谢各位能读到最后的朋友的支持!
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