生物實(shí)驗(yàn)室里的小英雄

單少杰

生物學(xué)家每天都要跟花花草草、飛禽走獸打交道，其中有一些動(dòng)植物因?yàn)槭褂孟喈?dāng)頻繁，而被他們封為實(shí)驗(yàn)室的小英雄。作為重要的研究材料，它們幫助我們獲得了很多科技知識(shí)，也為科學(xué)技術(shù)的發(fā)展提供了許多靈感，今天我們就來(lái)細(xì)數(shù)生物實(shí)驗(yàn)室里的小英雄。

鼠

鼠科動(dòng)物在生活中不討喜，看上去也都長(zhǎng)得很相似，但在實(shí)驗(yàn)室中它們又有小鼠和大鼠之分。大鼠和小鼠并不是按照它們的體形大小來(lái)區(qū)分的，而是代表了兩個(gè)不同的物種。大鼠，英文叫rat，也叫褐鼠、大鼠，屬于鼠科，大家鼠屬，褐家鼠種；小鼠，英文叫mouse，也稱為家鼠、鼷鼠或小鼠，屬于鼠科，鼠屬，小家鼠種。它們是同科不同屬的親戚關(guān)系。

鼠之所以會(huì)成為實(shí)驗(yàn)室的常駐嘉賓，首先得益于它們?cè)谏砩吓c人的高度相似性，很多在鼠身上獲得的研究結(jié)論對(duì)人也都適用，這就使我們既可以避免違背倫理道德，又可以了解人類(lèi)自身的奧秘；其次，鼠“身材”嬌小，易于飼養(yǎng)，花費(fèi)少，可以節(jié)約大量的實(shí)驗(yàn)成本。再加上鼠的繁殖力強(qiáng)，幼鼠出生6周后即可以生產(chǎn)，每窩可產(chǎn)8只小鼠。神奇的是，鼠的繁殖不具有季節(jié)性，每年可以繁殖8次，可提供大量的實(shí)驗(yàn)材料。

鼠對(duì)于科學(xué)，特別是醫(yī)學(xué)和行為學(xué)的貢獻(xiàn)可謂是全方面的。從傳統(tǒng)的藥物試驗(yàn)到高精尖的免疫、衰老研究，從最基本的組織器官生理發(fā)育研究到最前沿的腦科學(xué)研究，幾乎所有最終會(huì)用在人身上的醫(yī)學(xué)發(fā)現(xiàn)、發(fā)明都要先在鼠的身上試一遍。可以說(shuō)，它們充當(dāng)了我們的保護(hù)神，替我們承受了實(shí)驗(yàn)中無(wú)數(shù)的失敗結(jié)果。

黑腹果蠅

黑腹果蠅體長(zhǎng)僅2～3毫米，像一只縮小版的蒼蠅。與鼠一樣，果蠅會(huì)成為實(shí)驗(yàn)室英雄的首要特征就是它們繁殖力強(qiáng)。一只雌果蠅一生能產(chǎn)下300～400枚卵，這些卵一天就能孵化成幼蟲(chóng)，2個(gè)星期就可以發(fā)育成熟，開(kāi)始下一次交配。在極短的時(shí)間內(nèi)就能為實(shí)驗(yàn)提供大量的個(gè)體材料。此外，果蠅對(duì)生活環(huán)境的要求不高，便于飼養(yǎng)。隨著基因科學(xué)的發(fā)展，人們發(fā)現(xiàn)雖然果蠅的性狀表現(xiàn)極為豐富，但它們的染色體數(shù)只有4對(duì)，基因組大小只有180Mb，分析起來(lái)既方便又靈活。最后，雖然果蠅在進(jìn)化中的地位不高，但它們具有很多很復(fù)雜的行為，比如覓食求偶、學(xué)習(xí)記憶、休息睡眠等，這都為我們觸類(lèi)旁通地研究其他動(dòng)物提供了一個(gè)好的樣本。

果蠅對(duì)科學(xué)的貢獻(xiàn)主要體現(xiàn)在遺傳學(xué)上，因?yàn)槲覀円呀?jīng)對(duì)它們的基因組有了相對(duì)充足的了解，所以操作起來(lái)更加得心應(yīng)手，有助于我們研究基因?qū)用嫔系墓适隆６罱鼛啄辏藗円查_(kāi)始關(guān)注它們?cè)谛袨閷W(xué)方面的表現(xiàn)，希望能通過(guò)它們打開(kāi)一扇研究生物與環(huán)境相互作用關(guān)系的大門(mén)。

擬南芥

擬南芥是一種體形很小的植物，因?yàn)樗葲](méi)有漂亮而大朵的花，也沒(méi)有醉人的香氣，生活過(guò)于低調(diào)，所以大眾對(duì)它很陌生，但它在植物學(xué)領(lǐng)域里可是大名鼎鼎。

擬南芥屬于被子植物門(mén)。作為取代玉米的實(shí)驗(yàn)材料，擬南芥的首要優(yōu)勢(shì)就是植株矮小，一間不大的溫室里就可以種植大量的擬南芥。第二，擬南芥從種子到開(kāi)花結(jié)籽只要7周，一年就可以完成8～9個(gè)時(shí)代的研究。第三，擬南芥結(jié)籽數(shù)極高，每個(gè)植株可產(chǎn)生4萬(wàn)粒以上的種子。第四，擬南芥是自花授粉的植物，可以保證基因高度純合，人工誘導(dǎo)突變的成功率也就較高，并且擬南芥的基因組很小，方便了科學(xué)家對(duì)植物基因的研究。其實(shí)在很久以前，擬南芥在實(shí)驗(yàn)室中的位置是被玉米頂替的，但由于玉米體形過(guò)于高大，基因過(guò)于復(fù)雜，所以后來(lái)人們才把目光轉(zhuǎn)移到擬南芥這種不起眼的小植物上。

大腸桿菌

如果釀酒酵母是真核細(xì)胞的代表，那么原核細(xì)胞總要有個(gè)代表才好，這個(gè)代表就是我們耳熟能詳?shù)模珡臎](méi)聽(tīng)說(shuō)它干過(guò)好事的大腸桿菌。這么說(shuō)大腸桿菌其實(shí)有些冤枉它，作為與我們生活最為密切的菌種，大腸桿菌在平時(shí)的生活中相當(dāng)安分守己，偶爾還會(huì)抑制其他有害菌的生長(zhǎng)。只有當(dāng)我們自身的免疫力下降時(shí)，它才會(huì)趁機(jī)出來(lái)興風(fēng)作浪。

它是一種結(jié)構(gòu)最簡(jiǎn)單的原核生物，只有基本的細(xì)胞結(jié)構(gòu)，不但染色體數(shù)只有一條，基因組也比別的生物小得多。更可貴的是，它的基因序列中極少有內(nèi)合子（內(nèi)含子是一種不編碼任何蛋白質(zhì)的DNA序列）和重復(fù)DNA，方便科學(xué)家對(duì)各種基因進(jìn)行研究。再加上大腸桿菌的生長(zhǎng)周期短，我們可以很容易地通過(guò)它進(jìn)行多種基因的誘變、重組和研究，是基因工程中的重要幫手。

擬南芥對(duì)植物研究的貢獻(xiàn)幾乎相當(dāng)于小鼠對(duì)動(dòng)物研究的貢獻(xiàn)，在生物實(shí)驗(yàn)中，如果我們想知道一個(gè)基因?qū)χ参锇l(fā)育的影響，第一反應(yīng)就是去找擬南芥。擬南芥和鼠一樣，都在無(wú)數(shù)科學(xué)家的培養(yǎng)中形成了很多特定的品系，供不同的實(shí)驗(yàn)研究。

實(shí)驗(yàn)室常見(jiàn)的生物英雄遠(yuǎn)不止這幾位，正是因?yàn)橛辛怂鼈儯覀儾拍茉谟邢薜馁Y源中獲得無(wú)限的知識(shí)，讓我們向這些英雄致以崇高的敬意吧！

責(zé)任編輯：夏越 責(zé)任校對(duì)：陸艷endprint