說起科學這兩個字,咱們總會不自覺地把他和一些具體的象徵結合起來,比如說顯微鏡,望遠鏡,又比如試管燒瓶,還有像是什麼智能方程原子的行星模型之類的,而如果說這個象徵我們非得要是一種小動物的話,或許大部分人都會和我一樣,首先想到的便是小白鼠,是不是呢?的確作為實驗動物最著名的代表,在咱們的語句當中,小白鼠甚至已經演變成了被實驗對象的代名詞,而事實上從遺傳學到病理學,從基礎研究到轉化醫學,這一些小傢伙們真正的是為人類的科學事業做到了鞠躬盡瘁,死而後已。
這期節目就是希望再通過對於他們更加深入的了解之後,為他們的付出致敬,在展開今天的內容之前,我們可能得先花點時間來做一個名詞解釋,那就是首先我們要明確當我們在談論小白鼠的時候,我們說的到底是怎樣的一個物種,這一點其實是非常的必要。的確小白鼠這是一種俗稱,而這個稱呼在研究圈當中使用的並不多。這是為什麼呢?首先光就小字而言,在實驗室裡常見的白白的老鼠模樣的小動物,其實是分為小鼠和大鼠的。
這是許多外行和初學者都會被困擾的一個問題。為什麼要如此針對的去強調這種差異?畢竟在普通人看來他們不都是老鼠嗎?其實我們再換一個視角來看,或許就能意識到小鼠和大鼠它們兩者的區別到底有多大了!分類學上在齧齒目下有個數形亞目,旗下是鼠科屬亞科,在這其中又有屬鼠的黑家鼠賀家數以及小蜀黍的小家鼠,這三種是最為常見,他們是隨著人類遷徙到了世界各地,也就是我們常說的家鼠或者是被一些人當作害鼠的那種小心不入洞。你是不是注意到了,在這其中其實涉及到了兩個數,而在實驗室當中,小鼠貌似他就是屬於小蜀黍的小家鼠,大鼠,它則是屬於屬鼠的賀和家鼠。
所以從分類學的角度來說,小鼠和大鼠的差異,它幾乎就是人和大猩猩之間的區別了,甚至這個差異會更大一些。從基因的角度來看,大鼠它有22對染色體,而小暑只有20對,很明顯嗎?這是截然不同的兩個物種。其實光從外形上來比較,兩者的區別也是非常顯著的。顧名思義,大鼠比較大小數比較小,它們的體型差異究竟有多大呢?就拿重量和大小來說,成年的小鼠大約體重是30克左右,而大暑基本是超過了350克,最大可以達到800克。
成年小鼠的體長也就是十釐米,不到拇指般大小,而大鼠則能夠超過20釐米,有拳頭般那麼大!仔細看外形的話,大鼠的腳和尾巴會更加的粗壯,大鼠的尾巴比身體短,小鼠的尾巴則和身體的長度差不多,大鼠的耳朵相對腦袋來說是比較小的,小鼠的耳朵相對它的腦袋顯得會比較大,有點類似於湯麵的尖銳,裡面的傑瑞的耳朵當然沒那麼誇張。還有一點,那就是小鼠,它可能會成為大鼠的盤中餐,所以下次如果要和學生物的朋友聊小白鼠,你可以使用小鼠或大鼠這樣的行話,而不要籠統地稱為小白鼠了!
當然也可以理解,畢竟小白鼠這三個字深入人心,如果說真的要摳字眼的話,可以認為當我們在說小白鼠的時候,談論的應該是實驗室裡常見的小鼠這種實驗動物!那為什麼不用小白鼠大白鼠這樣的叫法來稱呼小鼠和大鼠呢?難道是因為生物學家的時間都太過寶貴,以至於多說或者多寫一個白字的時間都沒有,又或者非要營造一種圈內行畫的感覺來區分內外行,答案自然也不會是這樣。之所以這樣強調,其實還有另外一個重要的原因,因為單就小鼠而言,在實驗室當中因為實驗目的不同而採用的實驗小鼠差異其實也很大。
光就顏色來說,除了白色,還有黑色褐色灰色甚至無毛的品系,之所以給人們留下了實驗鼠,就是白色的刻板印象,圈內人士是這樣分析的,或許是因為在我國非常具有代表性的一種實驗用小鼠,也就是昆明小鼠,他們就是典型的小白鼠!昆明小鼠是我國生產量使用量最大的遠教群小鼠,這一群系最早是1926年的時候,由美國的一家研究所從瑞士引入了一種得了白化病的小鼠,最終培育成了著名的斯維斯小鼠,此後這一群系便開始在多國的實驗室裡流行起來。
1944年,我國的湯飛凡教授從印度的一家研究所引進了斯維斯小鼠,飼養在了當時的昆明中央防疫處,由於這一種小鼠起初的引入地是昆明,所以學界就把他們叫做昆明小鼠了,也就是昆明鼠!之後這一品系又遷移到了北京,並且逐漸的擴種,最後是遍布了全國。經過半個多世紀的選育,現在昆明小鼠有很多的優點,比如說腫瘤自發率極低,抗病力和適應能力很強,繁殖率和存活率都很高。所以昆明小鼠就有一個顯而易見的好處了,價格便宜量又足,還好伺候,甚至一些高中生在實驗課堂裡面都會遇到他。
要知道昆明小鼠在我國生物醫學動物實驗中大約是佔到了小鼠總用量的70%,當然如果光是便宜,這一點就讓白色的昆明小鼠如此流行,這肯定無法服眾,畢竟其他毛色的小鼠也不難做到這一點嗎!白色的好處在哪呢?有人說白色易於觀察和標記,看上去也比較乾淨啥的,這肯定是其中相關的因素,但還有一個很重要的原因是小白鼠之間的個體差異小,因為小白鼠都是小鼠當中的白化病患者,那相對於其他毛色的小鼠來說,他們的族譜就更為集中,從兩隻小白鼠得到的近交系就要比隨便兩隻小鼠得到的近交系更加的純正一些!
你一定要問了,你一直在說的近交系又是什麼近交系,它指的是近交程度相當於20代以上,連續全同胞或親子交配近交係數達到98.6%以上,群體基因達到高度純合和穩定的動物群,品系內所有個體都可以追溯到同一祖先。在近交系當中,個體的性狀會逐步的趨於穩定一致。對科研而言,這種好處是不言而喻的。不同個體之間存在的變量會大大的減少,而排除了變量,那就可以更加方便進行精密實驗了。可以說,近交系動物的育成是實驗動物科學的一大進步,近交系動物的應用大大推動了遺傳學腫瘤學免疫學等等學科的發展。
就拿昆明小鼠而言,我國學者已經從昆明小鼠遠交群中先後培育出了不少近交系小鼠,從另一方面又體現出了在我國昆明小鼠到底有多好用!前面也說了,實驗室當中常見的小鼠毛色,其實很多,根據研究領域的不同,使用最多的品系其實也各不相同,但是沒有辦法,廣大群眾心裡根深蒂固的實驗用鼠它已經是白色了,所以科學家們在對外宣傳或者一些相關的廣告當中都會使用白色的小鼠,大眾看到的也就是白色鼠,要是用其他顏色,別人可能還覺得你不專業,是不是發現了對於科學的偏見或者叫刻板印象在小白鼠,這也算是一個典型的例子,有一些寵物愛好者一想到實驗動物,可能就會脫口而出這樣一句話,說什麼小白鼠,為什麼不能用野生老鼠呢!
答案其實熟悉了實驗原則的,大家應該也能夠想到一來,如果說是用野生的鼠或者是在這家裡捕到的這種老鼠,我們搞不清楚他的遺傳背景,二來不清楚他身上所攜帶的微生物情況,對於嚴謹的科學實驗來說,這種實驗材料它的變量實在是太多了,這些缺點對於實驗結果而言絕對是致命的。至於這個問題的另外一層意思,我們則可以理解為為什麼小鼠如此重要,以至於全世界每天需要那麼多的小鼠來為科學獻身,這個倒是有必要和大家再聊聊的!無論是小白鼠還是小黑鼠小灰鼠小無毛鼠,小鼠們之所以能夠成為最佳的實驗室動物,優點其實真的很多,比如說體型小,生命周期短,繁殖力強,產仔多,飼養管理方便,易於控制,生產繁殖快,有明確的質量控制標準,已經培育出了大量的近交系突變系和雜交群等等!
可以說他們是當今世界上研究最詳細,用量最大,用途最廣品種與品系最多的一種實驗動物,此外,小鼠的遺傳基因組以及組織解剖結構其實和人類十分相似,而且在疾病表現形上和人類也十分的近似,結合以上那麼多的優點,學界也普遍認為小鼠是作為人類健康研究的實驗動物模型最佳候選者!可以說小鼠堪稱是在研究當中模擬人這個概念的上家替代品!沒有他們的獻身,或許將會有無數的人依然飽受各種疾病的摧殘。不知道又有沒有人好奇小鼠她又是如何從最初的被歸為害受的家屬逐漸演變成如今實驗室裡的動物明星,這背後的故事其實也挺精彩的,故事要追溯到一百多年前,1900年塵封30多年的孟德爾遺傳定律被來自歐洲的幾個科學家重新發現,使得生命科學家們紛紛開始在不同物種當中驗證孟德爾遺傳定律!
由於寵物愛好者在19世紀選擇性的飼養了一些家鼠,就逐漸培育出了一些奇特的寵物鼠,他們有著各種可愛顏色的皮毛,而在20世紀初,科學家們也開始意識到,可以用這些不同顏色的老鼠來進行一些遺傳學實驗,畢竟毛色其實是一個非常好的遺傳的證據,這些寵物鼠就成了實驗鼠的先驅。就在差不多這一時期,美國有一位退休教師叫萊斯羅普小姐在馬薩諸賽州創辦了一家小農場,開始養的是家禽,可是經營狀況不是很理想之後他就開始嘗試起了新生意,一想到了養寵物小鼠,最開始規模也不大,那麼直到他獲得了一對日本華爾茲小鼠兒,這對小傢伙以及他們的愛情結晶之後它們就爆發出了驚人的生育能力!
不長時間就從最初的一對小鼠變成了一農場的小鼠,當然這也離不開萊斯羅普的細心,比如說他有很多好習慣,小鼠的繁殖計劃非常的詳細,整個的思想記錄也很完備,畢竟人家退休之前是教師嗎!前面說到生物學界在這個時候對小鼠是產生了非常濃厚的興趣,於是生產小鼠的萊斯羅普小姐農場的生意就逐漸的好了起來,越來越多的訂單隨之而來,本來購買的主力是寵物鼠愛好者,後來就發現很多的訂單是出自於附近的哈佛大學乃至更遠的聖路易斯或者是紐約的科研機構,前面提到的萊斯羅普家的小鼠繁殖計劃詳細飼養記錄完備,這其實就很對科學家的胃口,於是他們家的鼠很快就變成了哈佛大學不在研究所以及眾多實驗室的非常主要的一個小鼠來源,布賽研究所當時的所長叫威廉厄內斯特卡,他是美國著名的遺傳學家,一生當中是一共公開發表了246篇論文,儘管其中只有13篇適合小鼠直接相關的,然而他的研究還是開創了小鼠遺傳學的先河!
他購買萊斯羅普小姐培育的小鼠開展孟德爾定律和腫瘤方面的研究,並且在1905年發現了哺乳動物體內第一個與毛色相關的等為純合致死基因,在早期的研究當中,它所用的小鼠還是有一些缺點的,比如說遺傳背景較雜,一定程度上就增加了實驗的變異性,因此在1907年阿卡搜是讓它自己的一位學生叫做克拉倫斯考克獵摳利用小鼠來開展遺傳學的相關研究,請注意這位獵摳先生可是一個註定將要被歷史所銘記的名字!剛才說到了因為實驗存在著很多變異性,而為了避免小鼠移轉背景差異對實驗結果造成的影響,這位獵摳就對萊斯羅普小姐飼養的寵物鼠們採取了逆天的強制婚配,以此來獲得等位基因,結合遺傳背景相似的近交系小鼠們,近交系的好處前面已經詳細說過了,1909年裡頭是培育出了第一個近親繁殖的小鼠珠系,也就是近交系小鼠!
DDA小鼠DBA豬系也被公認為是第一個現代實驗小鼠,真正意義上的實驗鼠誕生了,順便說一句,DBA豬系至今仍然是非常重要的一個動物模型,那麼時間到了七年後的1916年獵扣和air is test通過利用DBA豬系的後代進行腫瘤移植,發現了腫瘤移植排斥現象。1918年一戰服役結束之後,獵扣來到了生命科學的研究聖地冷泉港,將從萊斯羅普小姐農場裡買回來的一隻編號為57的雌性小鼠的後代培育成了著名的C57bl小鼠豬系,也是目前全世界使用最廣泛最重要的小鼠豬系之一,很多人的實驗室當中都有豬系還有一個非常了不得的背景,不知道大家有沒有印象,在2002年的時候曾經是完成了第一個小鼠基因組測序計劃,同時也是人類基因組計劃完成之後的第一個測序對象,用的就是這一豬系的實驗鼠,說起來,如今在世界上已經建立的小鼠近交系有近千種之多,常用的近交系小鼠也有50個品系,而所有近郊老鼠的起源和特徵都可以在網站裡清楚地找到,這也為研究者提供了極大的方便,這也是為什麼小鼠在實驗室當中的地位是如此無法撼動!好了,今天就到這裡吧!