科技日報記者 代小佩
嗨,人類朋友:
鼠年吉祥!我是實驗室裡的小白鼠,名叫「小白」,是小鼠家族的一員,很榮幸人類授予我「首席實驗動物獎」。
雖然你們用「賊眉鼠眼」調侃一些同胞,或是把嘗試新事物的人稱為「小白鼠」。但這都不影響小鼠在你們心中的地位。2020年到來之際,你們毫不吝惜地給我們榮譽。
眾所周知,很多實驗室裡都有我們小鼠上躥下跳的身影。確實,在目前的實驗動物中,小鼠用量最大、用途最多。
所以,領取「首席實驗動物獎」不是我的榮耀,而是整個小鼠家族的高光時刻。
我們小鼠家族很龐大。目前世界上除基因工程小鼠資源外的實驗小鼠品系已超過1000多個,而基因工程小鼠已超過10000多品系。我們已擁有大量的近交系、突變系和封閉群。
很久之前,我有一個困惑:小鼠什麼時候成為科學家的實驗動物?
原來,小鼠來源於野生鼷(xī)鼠,從17世紀開始用於解剖學研究及動物實驗。
20世紀初,我們被廣泛用於遺傳學、發生學和腫瘤學等領域的研究工作。據說,世界上第一個近交系小鼠是1909年採用近親繁育方法培育而成的DBA小鼠。1913年,研究人員又培育出白化小鼠,即目前被廣泛使用的BALB/c小鼠(俗稱「小白鼠」)。「小白」我就是BALB/c小鼠的典型代表哦!
為什麼科學家認為小鼠特別適合做實驗動物呢?
這裡的原因實在太多了。
首先,我們體型小,在哺乳動物中像我們這樣小的體型很少。體型小,當然就方便實驗操作。你想想,要是用大象做實驗,得需要多大的實驗室啊。要是用幾百頭大象做實驗,更是無法想像。
而且,我們小鼠性情溫順,易於抓捕,一般不會咬人,方便飼養管理,科學家容易控制。要是用獅子老虎做實驗動物,一個不小心就成了它們的腹中之物。
其次,我們對外來刺激很敏感。對於多種毒素和病原體具有易感性,如百萬分之一的破傷風毒素能使一隻小鼠死亡,這是其他實驗動物不能比的,所以我們常用於安全評價和毒性試驗。我們對致癌物質也很敏感,自發性腫瘤多,適合用於腫瘤學研究。
再者,我們能提供同胎和不同品系動物。也就是說,科學家可根據實驗要求選擇不同品系或同胎小鼠做實驗,也可選擇同一品種(或品系)、同年齡、同體重、同性別的小鼠做實驗,由於動物遺傳均一,個體差異小,實驗結果精確可靠。
當然啦,好的實驗要對實驗動物的品種進行嚴格控制。我們純系小鼠的培育方法經過百年探索已經形成固定流程,培育出的小鼠幾乎完全沒有個體差異(生理上)。而在一般的自然種群中,同種動物間的個體差異是很大的(儘管外表相同)。
還有一個原因,說來怪不好意思。我們小鼠性成熟早,生產繁殖很快,繁殖能力強。
通俗來講,就是特能「生」。一次排卵10-23個(視品種而定),每胎產仔數為8-15隻,一年產仔胎數6-10胎,屬全年、多發情性動物,生育期為一年。
我們能生,對做科學實驗有什麼好處呢?
許多實驗需要統計學分析,這就要求數量充足的實驗動物,比如免疫、遺傳和藥物研發相關實驗。
另外,我們的基因也很有優勢。2003年,實驗小鼠基因組DNA測序完成,在我們身上的3萬-4萬個基因中,已被證實有90%左右的基因與你們人類高度相似。一些醫學的科研和臨床實驗都是用我們小白鼠完成,人類很多頑疾可以在我們身上找到相似性狀。
有人問,怎麼不選擇跟人類更近似的猩猩呢?的確,很多實驗用猩猩等動物做最好,但使用猩猩太昂貴啦。而且,許多實驗(如認知類實驗)結束後要將動物殺死,來檢查其內部變化。這種大型哺乳動物受動物保護協會保護,不像我們小鼠沒爹疼沒娘愛。
最後,這與一個著名的實驗理念有關。1959年,動物學家W.M.S.Russell和微生物學家R.L.Burch發表了《仁慈實驗技術原理》,提出以「減少(Reduction)、替代(Replacement)、優化(Refinement)」,即3R理論。這個理論強調,實驗時以低等動物替代高等動物,或用小動物替代大動物。我們小鼠作為幼小的低等動物,為人類科學事業挺身而出。
我想,上述原因,也是評委選我們為「首席實驗動物」的重要依據吧!
大家一定也好奇,我們小鼠可以用於哪些實驗呢?
快點拿個小本本記下:小鼠可以用於藥物評價和毒性試驗、微生物和寄生蟲病學研究、腫瘤學的研究、遺傳病和遺傳學研究、計劃生育研究、老年病學研究、放射學研究、呼吸和消化系統疾病研究等。
當然,不要迷信哥,哥只是個傳說。有些實驗,我們真沒能力參與。一些實驗周期較長(比如需要幾十年才能看到結果)就不能用我們小鼠做實驗。因為我們壽命短,只有2-3年,心有餘而命不足。我們也不會參與那些特異性較強的疫病研究,例如藍耳病的最佳實驗動物是豬,禽流感則要用雞。
所以,根據研究課題來選擇實驗動物才是實事求是的科學態度,不能因為我們小鼠幼小、可愛、好欺負就一直拿我們開刀哦!
還想強調一點,做實驗用的小鼠不只有白色!「小白」在實驗室裡還有很多兄弟姐妹,它們有灰色、棕色、黃色、黑色等。
如野生毛色小鼠有C3H、CBA/N等;黑色小鼠有C57BL/6、C57BL/10、C58品系等;灰色小鼠有C57L、DBA/2品系等;白色小鼠有A、AKR、BALB/c、RF、SWR等品系。
所以,下次說一個人像試驗品,除了說TA是「小白鼠」,還可以說TA是「小灰鼠」「小黑鼠」「小黃鼠」呢!
我知道,有些人不忍心在實驗結束後把我們弄死。我們也不想離開世界,但鼠各有命。就像2019年站在這個舞臺上的豬大哥一樣,生下來註定與屠宰場結緣。我們小鼠,生而擔負為科學獻身的使命。
所以,人類闊步向前時,不要忘記我們這些小動物。
新的一年還有更多新實驗,希望你們用好手中的科學武器,遵守科學倫理,為人類、為地球家園做出更大貢獻。謝謝!
小白
二〇二〇年大年初六
歷史回顧
看來這些小傢伙和人類的緣分還真不淺,你知道嗎?小鼠成為人類的實驗對象是一個漫長的過程,最初的「相逢」要追溯到100多年前。
·退休教師飼養寵物鼠
1900年,塵封30多年的孟德爾遺傳定律被重新發現,生命科學家紛紛開始在不同物種中驗證這一遺傳定律。小鼠作為哺乳動物一員,成為研究對象之一。
而在遠隔重洋的北美洲,一個名叫阿比·拉斯羅普(Abbie Lathrop)的退休女教師在美國麻薩諸塞的格蘭比創辦了一家農場,飼養家禽。幾年後,農場虧本,拉斯羅普女士不得已開始飼養花枝鼠,專門賣給寵物鼠愛好者。
拉斯羅普
1908年,拉斯羅普注意到一些花枝鼠長了腫瘤。於是,她把這些生病的花枝鼠送到賓夕法尼亞大學的癌症研究人員裡奧·勒布(Leo Loeb)那裡,勒布證實這些小鼠得了癌症。小鼠開始被逐漸用於部分癌症的研究,並在實驗室中嶄露頭角。
起先,拉斯羅普的寵物鼠生意規模很小。
在她獲得一對日本華爾茲鼠後,小耗子們開始發揮嚙齒類哺乳動物的生殖優勢,在宇宙天地之間和諧地啪啪啪。伴隨著小鼠和諧社會到來,拉斯羅普的生意逐漸出現轉機。不久之後,拉斯羅普發現,她的客戶除了寵物鼠愛好者,還有來自哈佛大學及其他研究機構的科學家。
由於拉斯羅普的小鼠繁殖計劃詳細,而且飼養記錄完備。很快,她飼養的小鼠成了科研人員的心頭好。
·哈佛學生培育第一個近交系小鼠
當時,美國著名遺傳學家威廉·歐內斯特·卡斯爾(William Ernest Castle)在哈佛大學的布塞研究所(Bussey Institute,後併入哈佛植物園)任所長。卡斯爾購買了拉斯羅普家的小鼠,用於開展孟德爾遺傳定律和腫瘤方面的研究。
但,由於這些小鼠的遺傳背景比較複雜,一定程度上增加了實驗的變異性。為解決這個問題,1907年,卡斯爾讓自己的學生克拉倫斯·庫克·利特爾( Clarence Cook Little)用小鼠開展遺傳學相關研究。
利特爾
為了避免遺傳背景差異對實驗結果造成影響,利特爾對拉斯羅普飼養的寵物鼠採取了強制措施。利特爾人為圈地,連續讓全同胞兄妹開展XXOO運動,以此獲得等位基因純合、遺傳背景相似的近交系小鼠。
近交系是指近交程度相當於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,品系內所有個體均可追溯到同一祖先。近交系動物的應用推動了遺傳學、腫瘤學、免疫學等學科發展。
1909年,利特爾培育出了第一個近親繁殖的小鼠株系(近交系小鼠)DBA(Dilute Brown non-Agouti)。小鼠DBA株系被公認為是第一個現代實驗小鼠株系。至此,實驗小鼠真正誕生!而DBA株系,至今仍然是重要的動物模型。1929年,利特爾成立了著名的美國傑克遜實驗室,在小鼠的繁育、小鼠遺傳學和在研究中如何選擇運用實驗小鼠方面積累了大量知識和經驗。
·實驗小鼠不只有白色
1959年動物學家威廉·羅塞爾(W.M.S.Russell)和微生物學家雷克斯·伯奇(R.L.Burch)發表了《仁慈實驗技術原理》,提出以減少、優化、替代為核心的實驗動物替代方法「3R」理論,以低等動物替代高等動物,或用小動物替代大動物,這也是小鼠使用較多的原因之一。(文中科學知識由北京實驗動物中心主任武會娟提供)
★老鼠竟然能開車、能排雷、能治病?人類:是個狠角色
★都讓讓讓讓......真正的「鼠界大佬」們來了!
★沒想到他們都屬鼠!第一個就是鍾南山
★2020,「鼠」我們最強
★5G、8K、VR……鼠年春晚,好一桌高科技「年夜飯」
★暴露年齡的時候到了!這些與鼠有關的動畫片你看過幾部?
來源:科技日報 文中圖片部分由作者提供
編輯:劉義陽
審核:管晶晶