前几次给大家介绍过了果蝇、线虫这些个模式动物，虽然优点都很多，但是在用于人类疾病和发育研究中都有一个「致命伤」，终究仍是较为低等的无脊椎动物，与人类的基因结构、发育模式等都有着不小的区别。
但是，今天给大家介绍的这种模式动物则不一样，它与人类的基因相似度高达87%，可以利用其进行广泛的发育生物学和分子发育遗传学的研究，这就是斑马鱼（Danio rerio）。作为一种新型的脊椎模式动物，正是因为它的突出贡献，得了一个小别名：「水中小白鼠」。
凭什么让科学家疯狂进行研究？
斑马鱼又称蓝条鱼，因为其体表有暗蓝色和银色的类似于斑马一样的条纹而命名（关于斑马鱼的条纹后文还会细述）。斑马鱼属于鲤科鱼类，同属鲤科的还有我们十分熟悉的鲤鱼、鲫鱼等。斑马鱼的体型较小，成鱼体长约4-6厘米，而且成鱼常年产卵且产卵量大，可达300-1000粒，还是体外受精并发育，因此十分适合进行实验室的大规模养殖与筛选。
实验室中养殖斑马鱼的装置（The National Centre for the Replacement, Refinement and Reduction of Animals in Research）
科研人员收集斑马鱼受精卵
斑马鱼的发育过程也很短，它在受精的0.75个小时后开始进行细胞分裂，至3.25个小时的时候已经分裂有上千个细胞了，在16个小时的时候开始分化出早期的心脏及尾巴结构，至24小时几乎所有的系统都开始了器官发生，受精第5天所有的器官都已经建成并发挥作用，而性成熟为成鱼也只需2-3个月。由于斑马鱼发育过程中胚胎透明，而且再加上这种快速的体外发育优势，为科学家们研究早期器官发育和形态分化提供了极大的便利。
斑马鱼从受精卵至成鱼的发育过程
尽管如此，斑马鱼这种原产于印度、孟加拉的淡水鱼还是直到二十世纪七八十年代时才被发现并广泛用于实验室研究。当然，这还是美国著名遗传学家George Streisinger的功劳。1994年在冷泉港召开的研究专题会议正式确立了斑马鱼的模式生物地位。不久后的2001年，英国桑格研究院正式立项开始斑马鱼全基因组的测序工作，不久之后其基因组草图完成，但其质量仍暂时无法与人类和小鼠基因组相比。随着参考基因组协会的加入，这一项目的主持单位也在定期更新着斑马鱼基因组的拼装，目前的参考序列版本为2013年发布的GRCz10。当然，最新的GRCz11版本也马上将于今年（2017年）发布。
斑马鱼全基因组的测序情况http://www.sanger.ac.uksciencedatazebrafish-genome-project
斑马鱼的应用
如今，斑马鱼在药物筛选以及各种疾病模型模拟、分子发育遗传学等研究方面都有着极大的应用。比如说药物筛选和疾病模型的话，因为斑马鱼与人类基因组的高度相似性，在人类中出现的2000多种疾病都能成功的模拟到斑马鱼身上，这其中就包括了像癌症、白血病、动脉粥样硬化、帕金森病、阿尔兹海默症等等，这就意味着，当我们如果要进行上述这些病的药物治疗研究时，我们首先就可以在斑马鱼身上得到验证。
另外，在这里再跟大家简单地说说斑马鱼在心血管疾病方面的研究。
我们都知道人类的心脏结构是由两个心房和两个心室构成的，左右心房和左右心室之间都有间隔隔开，确保两边的血液不会混合，心房和心室之间也有瓣膜相阻挡。但是斑马鱼则不一样，斑马鱼的心脏只有一心房一心室。可能大家就会问，既然存在这么大的不同，为什么还能用来研究人类心血管疾病呢？
人类的心脏结构
斑马鱼的心脏结构
其实，我们人类的心脏并非一开始就是这样子的，在受精卵18-19天的时候，会形成一个中空的管状结构——心管，这就是我们心脏的原始结构。心管有三个膨大，心球、原始的心房和原始的心室。后来这个心管经过不断的发育、扭曲变形，最终形成了我们现在心脏的四腔室结构。所以我们其实可以看出来，人类胚胎时期的心脏（心管）其实跟斑马鱼的心脏是十分类似的，而且除了结构之外，它们的早期发育过程更是非常相似，包括了前体细胞的出现、迁移、分化及心管的形成等。
人类心脏的发育过程，心脏发育的第21天左右出现B图心管结构（Gedgaudas E, Moller JH, Castaneda-Zuniga WR, Amplatz K. Embryology and anatomy of the heart. In Gedgaudas E, Moller JH, Castaneda-Zuniga WR, Amplatz K [eds]. Cardiovascular Radiology. Philadelphia, WB Saunders, 1985, pp 1-23）
尽管心脏发育是一系列复杂的形态建成和多基因调控的过程，但是如今，利用斑马鱼，再配合基因编辑技术等，科学家们已经阐明了多个在心脏早期发育过程中基因的调控作用，可以说应用前景十分广阔。
除了应用于发育和疾病研究之外，斑马鱼本身的一些特性也能够为我们的科学带来不少的启示。比如说，斑马鱼是肢体再生能力较强的动物之一，它的鳍、皮肤、鳞片、侧线毛细胞，甚至于部分心脏及大脑在幼体期都可以再生，对斑马鱼肢体再生之谜的研究，将有助于应用到我们人类的器官及截肢再生上。
斑马鱼条纹的形成
上文我们提到，斑马鱼（Zebrafish）之所以以「斑马」（Zebra）来命名，是因为它的身体上有明暗相间的标志性条纹。日本科学家在2013年的时候发现，当他们从斑马鱼的尾鳍和臀鳍中分理出两种黑色素细胞和黄色素细胞后，这两种细胞之间竟存在着某种「交流」：当黄色素细胞靠近接触黑色素细胞时，黑色素细胞会因此而后退，企图「跑掉」，但黄色素细胞会不断对它「穷追不舍」；但是相同类型的色素细胞之间则没有这种作用。而来自于那些条带边界模糊的突变体斑马鱼的色素细胞，则不会有这种「追逐」行为的产生，这也正是这些突变体斑马鱼条带边界中掺杂着两种色素细胞而至边界模糊的缘故。这项研究也将有助于解释其它动物斑纹形成的原因。
斑马鱼（Hiroaki Yamanaka等，2013）
斑马鱼的条纹
从斑马鱼中分离的黄色素细胞和黑色素细胞（Hiroaki Yamanaka等，2013）
对于斑马鱼的研究还有很多很多，在这里也只是给大家起了一个头，毕竟「水中小白鼠」的称号也不是白来的。对了，斑马鱼其实还是一种热带观赏鱼，大家有兴趣也可以去水族店里面找找，说不定就能找到斑马鱼的身影了呢！
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