斑马鱼：如何从普通实验室宠物成为太空实验的关键？

4月25日，神舟十八号载人飞船发射成功。此次任务，神舟十八号将携带实验设备和样本进行国内首个在轨水生生态研究。该项目选用斑马鱼和金鱼藻作为研究对象。斑马鱼因全身布满多条深蓝色纵纹，在水族箱内成群游动时犹如奔驰于非洲草原的斑马群，因此得名“斑马鱼”。

“太空养鱼”不再是遥不可及的梦想。那么，为何承载太空实验重任的会是斑马鱼？

斑马鱼一步步走上科研舞台

斑马鱼来自喜马拉雅山南麓，生长在恒河和布拉马普特拉河形成的水网地带。这种长着漂亮的彩色纵向斑纹的小鱼很早就被英国殖民者发现，他们把斑马鱼带出了印度，并培育出不同颜色品系，成为了欧美地区常见的观赏鱼。

在接下来的几十年里，生物学家偶尔在研究中使用斑马鱼，但金鱼、鲤鱼等才是当时遗传学中更流行的研究模型。直到1976年，斑马鱼随着苏联的“礼炮五号”空间站上了太空才“一炮而红”。

20世纪70年代，美国俄勒冈大学的分子生物学家乔治·施特雷辛格教授想要为新的研究方向挑选一种实验对象：这个物种既要容易饲养和繁殖，又适合快速进行杂交等遗传学操作；又要是一种脊椎动物，这样才能还原出与人类各种病理更相似的性状；身体结构还要比小白鼠更简单，便于梳理正常的发育过程和病理反应。

施特雷辛格教授与他的斑马鱼饲养箱

作为水族爱好者，施特雷辛格教授想起了常见的斑马鱼，于是他和俄勒冈大学的同事们开始了斑马鱼发育生物学研究，完成了包括DNA修饰技术在内的多项开创性研究。1981年，施特雷辛格教授又率先完成了斑马鱼的克隆——这是第一种被克隆的脊椎动物。从此，斑马鱼才算真正登上了科学前沿的舞台。

经过多年的研究应用和系统发展，目前已有约20个斑马鱼品系。斑马鱼不再只是水族箱中的观赏鱼，它是继小鼠和大鼠之后的第三大脊椎类模式生物。在发育生物学、遗传学、基础医学、药理学、毒理学、药物研发以及生态环境评价等领域的应用愈发广泛，斑马鱼的细胞标记技术、组织移植技术、突变技术、单倍体育种技术、转基因技术、基因活性抑制技术等已经成熟。

具有成为“水中小白鼠”的先天优势

斑马鱼与人类的基因相似度高达87%，与人类基因具有高度同源性，体内许多器官功能机制及生理信号途径与哺乳动物相似，对毒性物质能够产生与人类相似的反应表现。

人体有200多种细胞类型，它们从同一个受精卵发育而来，拥有几乎完全一样的基因组信息，但形态和功能却千差万别，这个生命过程至今仍有许多问题待解。与人类基因高度相似的模式动物为科研人员开启了一扇窥探生命奥秘的窗户。科学家通过对选定的动物物种展开科学研究，揭示某种具有普遍规律的生命现象，对于理解人类生命科学、疾病预防和治疗以及药物研发等意义重大。

此前，人们所熟知的模式动物主要是实验室里的小白鼠。但小白鼠等哺乳类动物胚胎一般都在母体内发育，不便于研究观察。而斑马鱼体型小，长约4厘米，具有体外受精、体外发育、早期胚胎透明等特点，这些特点给了人们观察其发育过程的机会。

不仅有足够的数量应对科学实验，还能为不同实验提供有利条件：比如有的品系是透明的，有的品系血液可以发出荧光。且对化学物质敏感，能对低浓度有害物质作出反应。

除了便于观察研究，斑马鱼还有养殖方便、繁殖周期短的优势。它从受精卵到一条“长出小尾巴”并能游动的斑马鱼胚胎个体只需24小时。斑马鱼一次性产卵数量非常可观，一尾雌鱼每次产卵数量有200-400枚，这些特点便于科研人员进行遗传学筛选。

但斑马鱼也有“娇贵”的一面。养殖水温要维持在28至29摄氏度之间，pH值、盐离子浓度等要维持在一定范围内，要有规律的光照周期，其中任何一个环节出现差错都可能会影响斑马鱼的正常发育。

人类的第一个转基因宠物

每当我们走进水族市场，都能看到像在发出荧光的斑马鱼。生物学家们通过把一种荧光基因植入斑马鱼体内，让这些小鱼变换出了各种非常鲜艳的色彩，看上去好像染上了荧光一样。

一开始，将荧光蛋白基因植入斑马鱼体内是为了便于观察它们的组织发育情况。后来生物学家们发现，当饲养斑马鱼的水中污染物和毒素的浓度升高时，这种转基因斑马鱼发出的荧光强度也会增加，这样一来，这种斑马鱼就成了水质监测的活体“指示剂”。只要检测一下这些小鱼身上的荧光强度，就可以知道水质的变化情况，方便又快捷。

但有一个致命问题在于，如果把转基因斑马鱼释放到自然水体里，它们与野生斑马鱼产生后代的话，会对野生斑马鱼种群造成基因污染，于是这群转基因斑马鱼便从科研一线“撤退”，最终在观赏鱼市场找到了自己的归宿。

自2001年起，新加坡国立大学和美国约克城科技公司展开合作，经过历时两年多的大量环境风险评估。2003年12月9日，美国食品药品监督管理局认为，作为观赏鱼的转基因斑马鱼Glofish不存在任何环境风险，也不会进入人们的食物链，因此批准了Glofish的上市请求。

2006年，来自珊瑚的红色荧光蛋白基因、来自水母的一系列荧光蛋白基因缔造了红色和橙黄色荧光斑马鱼品系。2011年，人们又开发出蓝色荧光和紫色荧光斑马鱼品系，色彩斑斓的荧光斑马鱼逐渐成为了人类的第一个转基因宠物。

（大众日报·大众新闻客户端记者 贾涵宇）