斑马鱼的科学研究

1. 斑马鱼的科学研究

在国际上，斑马鱼模式生物的使用正逐渐拓展和深入到生命体的多种系统（例如，神经系统、免疫系统、心血管系统、生殖系统等）的发育、功能和疾病（例如，神经退行性疾病、遗传性心血管疾病、糖尿病等）的研究中，并已应用于小分子化合物的大规模新药筛选。我国开展斑马鱼相关的研究无论在规模还是在重视程度上都远远落后于国际形势发展的需要。推动和发展斑马鱼模式生物在我国生命科学研究中的广泛使用是本中心的宗旨。在国家科技部重大科学研究计划的支持下，我们汇集优势，整合我国现有的斑马鱼主要研究力量，在未来几年内逐步建立全国共享的斑马鱼模式动物研究技术和资源库，向国内同行提供斑马鱼资源、信息和技术支撑。本着提高服务效率和质量为原则，我们在上海和北京分别建立国家斑马鱼模式动物南方中心和北方中心。南方中心依托于中国科学院上海生命科学研究院，北方中心依托于北京大学和清华大学。两个中心本着优势互补的原则，共同开发研究技术和资源，以辐射状向国内研究人员提供服务，积极推进我国斑马鱼相关科学研究。主要技术和资源服务内容：  斑马鱼基因表达分析服务：包括抽提斑马鱼基因组DNA和总RNA，核酸原位杂交探针制备和纯化，全胚胎原位杂交技术，显微注射技术，基因过表达（over-expression）和基因下调（morpholino knockdown）技术  斑马鱼转基因技术服务：包括各类斑马鱼非特异性和组织特异性启动子的克隆，基因组BAC文库筛选与修饰，基于Tol2转座子的转基因质粒的构建，以及子一代转基因系的筛选和保存  斑马鱼基因功能活体检测服务：包括清醒斑马鱼在体共聚焦/双光子显微镜成像技术和在体电生理记录技术  动物行为范式分析服务：包括感觉相关的应激行为、视觉运动行为、学习记忆行为和药物成瘾行为等  斑马鱼基因突变技术服务：包括插入诱变和ENU化学诱变技术。  斑马鱼转基因资源库和突变体资源库服务：包括研制、收集和分发各种斑马鱼转基因品系和突变体  信息服务：包括建立斑马鱼资源信息网络数据库和提供斑马鱼基因组生物信息学分析服务。  转基因斑马鱼的制备主要采用两种方法：通过Tol2转座子构建组织特异性表达报告基因的方法；利用特定基因的启动子/增强子驱动报告基因在特定细胞组织中表达的方法。首先构建以Tol2转座子为基础的enhancer trap载体，报告基因选用GFP或RFP，最小启动子来自斑马鱼gata2基因；将上述载体与体外转录得到的Tol2转座酶的mRNA共同注射到斑马鱼的单细胞受精卵中，受精卵长大后成为founder；Founder外交（out-cross）得到F1代胚胎，从中挑选出对于报告基因具有组织特异性表达模式的胚胎，拍照记录后分类培养；F1长大后通过linker-mediated PCR的方法鉴定对应于GFP（或RFP）表达图式的Tol2插入位点，并通过与已知基因组数据比较，对插入位点进行定位与分析；通过外交纯化得到转基因鱼，直至得到只含有单个插入品系的转基因鱼。通过克隆特定基因的启动子/增强子或BAC修饰法构建在特定组织器官或特定胚胎发育阶段表达报告基因的转基因品系。BAC方法如下：在斑马鱼基因组计划网站上通过BLAST将感兴趣的基因定位到已知的contig上，并通过contig信息寻找包含所选基因的BAC ID号；通过同源重组的方法对上述BAC克隆进行修饰，将报告基因引入原有的BAC克隆；将修饰过的BAC克隆通过显微注射的方法引入斑马鱼受精卵，连续观察并挑选具有特异表达模式的转基因鱼；将上述成鱼外交得到F1代，在F1代中筛选具有特异表达模式的成鱼，即得到所需的转基因品系。

2. 斑马鱼的科学启发

为盲人带来福音在放大2.1万倍的照片中可以清楚的看到耳蜗内的“毛细胞”斑马鱼因为它具有自我修复破损视网膜的独特能力。英国科学家1日说，他们首次发现，人类视网膜中细胞与斑马鱼相似，并计划在5年内将研究结果用于失明患者治疗，让他们重见光明。这项研究仅在英国就能为成百上千名患者带来希望。英国皇家盲人学会的安尼塔·莱特斯通说：学会对这一研究结果感到非常高兴，这可能有助于治疗因视网膜受损引起的失明。帮助大量疾病患者困扰。尽管手术治疗已指日可待，但研究人员仍担心，患者手术后会因移植他人细胞而产生排斥反应。研究人员说，如果能够激活人类体内不具活性的放射状胶质细胞，使它们自己分化为新的视网膜细胞，将是治疗这类疾病的最佳办法。利姆说：“我们下一阶段将研究阻碍人类放射状胶质细胞自我再生的因素。一旦找到原因，离最终方案就更近一步。毛细胞或可治耳聋内耳中的一种毛细胞（hair cell）是人类听觉不可或缺的一环华盛顿大学西雅图分校的一个研究团队一直在对一种水族馆里常见的观赏鱼类──斑马鱼进行研究，试图解决人类听力丧失的问题。和许多其他水生生物一样，斑马鱼在身体表面长有毛细胞。毛细胞的作用是探测水中的振动，其原理与人类内耳中的毛细胞相似。与人类不同的是，斑马鱼的毛细胞在受损后还可以再生。研究人员希望他们的工作可以揭开谜底，保护人类的毛细胞免受损伤、并推动毛细胞的再生。进行另一组研究，试图了解导致斑马鱼、鸟类和老鼠的毛细胞再生的基因和其他分子。 有一项研究发现了一种似乎可以让动物毛细胞再生的发育蛋白。在研究中，一名团队成员发现了小鸡的毛细胞受损后体内一种蛋白质的含量（小鸡的毛细胞可以再生）有所上升。参与这些实验的科学家们说，使用药物防止听力丧失的临床实验有可能会在十年内实现。但是，找到利用毛细胞再生治疗听力丧失的办法可能还需要至少20年的时间。“利用这种（促进毛细胞再生的）方法，我们希望有朝一日可以找到一种方法让听力能够自然地得到恢复。”

3. 斑马鱼的特点

斑马鱼体长4～6厘米。体呈纺锤形。背部橄榄色，体侧从鳃盖后直伸到尾未有数条银蓝色纵纹，臀鳍部也有与体色相似的纵纹，尾鳍长而呈叉形。雄鱼柠檬色纵纹；雌鱼的蓝色纵纹加银灰色纵纹；分布于孟加拉、印度、巴基斯坦、缅甸、尼泊尔的溪流。被引进美国、斯里兰卡、菲律宾、模里西斯等地。             
                 斑马鱼体长4～6厘米。体呈纺锤形。背部橄榄色，体侧从鳃盖后直伸到尾未有数条银蓝色纵纹，臀鳍部也有与体色相似的纵纹，尾鳍长而呈叉形。雄鱼柠檬色纵纹；雌鱼的蓝色纵纹加银灰色纵纹；分布于孟加拉、印度、巴基斯坦、缅甸、尼泊尔的溪流。被引进美国、斯里兰卡、菲律宾、模里西斯等地。

4. 斑马鱼的习性？

中文名：大斑马鱼

俗名别名：大篮条、大花条。

地理分布：斯里兰卡、印度

 

繁殖方式：雌鱼个体比雄鱼粗壮肥满，腹部膨大，但色泽较淡，斑文不明；雄鱼瘦长，色彩艳丽带红色，腹鳍红色，斑条纹明显。用弱酸性软水，水温27~28度，水底也铺石砂和水草，水宜浅，箱口加盖。雌鱼产粘性卵200~500粒，多者可达一千粒。产完卵立即捞出亲鱼。受精卵3天内可孵出仔鱼。

习性：由于体形较大，游泳快速，60~70厘米的较大水族箱饲养，并加盖。

体形特征：鱼体长10~12厘米，是斑马鱼中的大个子大斑马鱼

食性：对各种天然活饵料和人工饲料，他都摄食。

水温：水温20~26度为宜

Ph值：喜弱酸性软水`老水，也能适应中性水。

5. 斑马鱼的介绍

斑马鱼身体延长而略呈纺锤形，头小而稍尖，吻较短，全身布满多条深蓝色纵纹似斑马，与银白色或金黄色纵纹相间排列。在水族箱内成群游动时犹如奔驰于非洲草原的斑马群，故此得斑马鱼之美称。斑马鱼和人类基因有着87%的高度同源性，作为模式生物的优势很突出，这意味着其实验结果大多数情况下适用于人体。常可用于水质环境的监测。斑马鱼也是比较好养的一种鱼。

6. 金斑马鱼的应用价值

由于斑马鱼基因与人类基因的相似度达到87%，这意味着在其身上做药物实验所得到的结果在多数情况下也适用于人体，因此它受到生物学家的重视。因为斑马鱼的胚胎是透明的，所以生物学家很容易观察到药物对其体内器官的影响。此外，雌性斑马鱼可产卵200枚，胚胎在24小时内就可发育成形，这使得生物学家可以在同一代鱼身上进行不同的实验，进而研究病理演化过程并找到病因。   在金斑马鱼身寻找加强人类心脏再生能力斑马鱼对于癌症研究来说是一个非常有价值的模型。它们能象人类一样患癌症，而且遗传背景相对简单。但构建稳定的转基因品系却不太容易。ThomasLook andcolleagues的新研究提出了在斑马鱼中构建转基因品系的新方法，他们构建了表达小鼠原癌基因Myc的品系，而且得到了T细胞的白血病模型。众所周知，人类的心脏哪怕只是受到微小的损伤，也会留下使得愈合、复原十分困难的长长的疤痕组织。但美国霍华德·休斯医院吉平博士领导的一个科研小组通过一项最新专题研究发现，一种叫斑马鱼的热带鱼，在其心脏的1/5被切除的情况下，仍能不留疤痕地自行生长出新的心脏组织，并使受创的心脏得以完全复原。在研究中专家们切除掉了50条斑马鱼心脏内2个心室1/5的组织。此后虽然其中10条斑马鱼未能承受住巨大的打击而存活，但其余40条的心脏创伤都慢慢地自行愈合了，最后完全复原。进一步的研究还证实，斑马鱼体内的某个特殊基因，在这种神奇的愈合、复原过程中扮演了关键性角色。专家们发现，当斑马鱼的心脏受创之后，创口周围即会形成红血球凝块，而待创口愈合时，凝块会变硬（与人类一般肌肉组织受伤后的愈合情况差不多），7天后，凝块组织却奇迹般地被新的心肌组织取代（而人类的心肌组织在受创后凝块却变为疤痕组织难以完美复原）。专家们还发现，斑马鱼新的心脏壁在生成之后会迅速往上扩大，并恢复器官原有的形状，故在受伤2个月内，斑马鱼的心脏便可神奇地完全复原。此新发现的实际意义是：从斑马鱼身上找到加强人类心脏再生能力的新途径，以便为心脏病患者在发病后更好地复原受创的心脏组织。研究人员为什么单独选中了斑马鱼呢？这是因为这种鱼具有哺乳动物的大多数生化和生理机能，它比实验鼠繁育后代和生长的速度要快，喂养的费用也小。另外，这种鱼的胚胎是透明的，便于研究人员在鱼的发育过程中用冷光或荧光来观察基因的变化。当然它们天然的栖息地是那些毒物容易排放和化学物质容易溅落的湖泊和河流，而这些湖泊和河流与人们的生活息息相关斑马鱼，一种生长在印度的硬骨鱼，因身上类似斑马条纹的斑带而得名。美国科学家们在这种极具观赏价值的鱼类身上，发现了揭开人类肤色差异之谜的钥匙。一个基因的变化，就决定了不同皮肤的色素，而进一步的研究也许能帮助人类更方便地改变自己的肤色，甚至治疗皮肤癌。斑马鱼是人类疾病研究的重要生物美国宾州州立大学、犹他大学、北得克萨斯大学的研究小组11年前便开始了对人类肤色的研究。以拉马逊（RebeccaL.Lamason）教授为领头人的科研小组，通过对普通斑马鱼及金斑马鱼基因的区别研究，找到了一个基因可能与人类肤色差异相关。“斑马鱼是一种生长在印度的硬骨鱼类，在人类的基因研究中起到过很大的作用。斑马鱼容易饲养，3个月就达到其生殖成熟期。同时斑马鱼的胚胎发育是在体外完成的，透明可见，这不仅使科学家很容易得到胚胎，而且还能在显微镜下直接观察到斑马鱼胚胎发育的过程，”中国科学院北京基因组研究所张清润表示，一直以来斑马鱼便是可用于人类疾病研究的非常重要的模式生物体，因为斑马鱼与人类有许多相同的基因，而且和人类一样有黑素体。张清润表示美国研究小组选择模式生物斑马鱼作为研究对象及手段，其出发点就是斑马鱼与人类具有较高的同源性。他们通过斑马鱼找到相关基因，再通过同源性对比找到人类基因组中与之高度相似的序列，对其做进一步的基因功能研究得到实验结果。肤色不同，由一个基因决定经过11年研究，科学家们发现普通斑马鱼的变种———金斑马鱼的黑素体比普通斑马鱼数量少、体积小，而且色素分布稀。为何会出现金斑马鱼色素浅的现象，经分析，原来是单个氨基酸分子的细微不同在导致色素深浅方面扮演着重要角色，这便是SLC24A5基因。由于该基因发生了变异，从而导致某一种主要蛋白质生产减少。进而，研究人员通过对人类染色体的研究，发现人的SLC24A5基因在序列上与斑马鱼基因极为相似。欧洲人祖先携带的SLC24A5基因与非洲人和东亚人的不一样，正是这一基因差异造成了人类肤色的不同。同时，该基因的某些变异，也可导致人类头发颜色的不同。拉马逊等科学家在报告中称，欧洲人的SLC24A5基因在染色体15的比例上占了约0.0072，非洲等地人的SLC24A5基因则占据了0.175-0.226.科学家们认为绝大多数人种的SLC24A5基因相同，但是欧洲白人的SLC24A5基因发生了变异，虽然只发生了一个变异，但恰恰是这一个变异，导致了欧洲白人和金斑马鱼一样，黑色素少、小，且色素分布稀。新发现开通治疗皮肤癌的新路“肤色是与健康相联系的。比方说，白人由于缺少黑体素，其DNA容易受到紫外线的辐射从而易患皮肤癌。”张清润表示科学界已知道一些基因的变异造成了皮肤白化病以及眼科疾病，这对这些疾病的治疗起到了很好的作用，而对SLC24A5基因的新发现恰能有助于我们找到治疗皮肤癌的新方法，在人类疾病的认识、治疗中起到积极作用。另外从理论上说，由于这一发现，今后人们要想改变皮肤颜色也有了新的便捷途径，我们可能将不再借助于晒太阳或者痛苦的化学漂白程序。不过，对于SLC24A5基因的发现开通一条治疗皮肤癌新路的说法，英国癌症研究中心的奈特博士也提出了疑义：谈这一发现对治疗皮肤癌的意义还为时过早。因为在确定治疗成效之前，科学界还有许多环节需要研究。比如我们必须首先研究欧洲白人的SLC24A5基因发生变异的原因是什么，以及这种变异的功能又是什么等等。

7. 斑马鱼的种类

斑马鱼又名蓝条鱼、花条鱼、蓝斑马鱼、印度鱼、印度斑马鱼，鲤科属，原产南亚印度，分布于缅甸、孟加拉、新加坡等地。

　　斑马鱼长4—6cm，体呈纺锤形，稍侧扁。斑马鱼头稍尖身上有斑马样的条纹，故得名斑马鱼。其背部为橄榄色，体侧从头至尾布满多条蓝色条纹，雄鱼为深蓝间柠檬色条纹，雌鱼为蓝色间银灰色条纹。斑马鱼眼眶虹膜黄色，泛红光。

　　斑马鱼的臀鳍宽大。与背鳍相对应，胸鳍较小。斑马鱼的品种约有10多种，主要区别在条纹和色彩上，也有鳍行上的变化。如有长鳍斑马鱼、金丝斑马鱼、闪电斑马鱼、大斑马鱼等。

　　饲养要求

　　斑马鱼性情温和，活泼好动，几乎一刻不停的游动。其对饲水水质要求不苛刻，喜在酸碱度中性的水中生活，喜新水，适宜水温21—26摄氏度。但斑马鱼既耐寒又耐热，水温在15—40摄氏度之间仍可生活。

　　斑马鱼喜在上层水域活动觅食，对饵料不挑剔，各种鱼虫及人工饲料均棵投喂。饲养斑马鱼最好在缸底铺些较大的卵石，便于沉淀物聚集，不使水浑浊。它不进攻杀害其他鱼，适宜混养。斑马鱼色彩美丽，饲养条件粗放，因而是人们最喜欢养的热带鱼之一。

8. 斑马鱼怎么养的

1、氧气。其实养殖斑马鱼，对于环境的要求很高，斑马鱼对于水中溶氧的需要主要取决于体型和活动量以及温度等，而斑马鱼生本身体积就很小，所以他们对于氧气的需求就比其他体积大的鱼类要大，一般氧气泵要长期开。2、水质。鱼儿们能够健康的成长，水质也是关键，淡水鱼氨的排泄主要是通过腮上皮细胞分泌出来的，而粪便中含有少量的氨，同时水中腐烂的植物也会分解生成氨，而这种物质会破坏水质，影响鱼儿健康，所以在养殖斑马鱼的时候更换水需要经常做，除了换水还要适时的清理鱼儿的粪便和没吃完的饵料。所以斑马鱼怎么养？水质是一大关键。3、饲料。斑马鱼怎么养？另一关键就是喂食的了。一般成年的鱼儿每天投喂一吃到两次。斑马鱼对于红线虫和冻红虫一般不会有什么抵抗力，是大部分热带鱼都能接受的食物，而对于小鱼来说，他们可能还接受不了。可以选择买一些热带鱼饲料，用木棍磨碎。这样小鱼也能吃。只是生长速度慢。一般一天投喂1~2次皆可。每次投喂在五分钟内吃完。4、防病。斑马鱼它的生命力极强，一般少于的病，一般患病就是由这些条件引起的：由于活饵自带病菌引起；缺乏营养导致生病；水质恶化导致的疾病；一般这些疾病会导致斑马鱼的腮、尾、鳞脱落、溃烂，最终导致斑马鱼死亡，而遇到鱼有病变情况就要及时捞出，对鱼缸进行消毒，可用适当浓度的高锰酸钾配合氯酸钠溶液浸泡消毒。