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斑馬魚實驗室:“水中小白鼠”的生命宇宙

2025-08-02 00:00:00
中學生天地(B版) 2025年6期
關鍵詞:張勇小白鼠斑馬魚

斑馬魚

體長: 3~40m

原產地:印度熱帶淡水流域

絕密技能:24小時胚胎發育直播、自帶“透明皮膚\"特效

核心競爭力:1天發育 人類胚胎3個月成長; 87% 基因與人類同源,自帶“透明觀察窗”;對水質的敏感度是檢測儀的1000倍;藥物實驗48小時出結果,效率超小白鼠30倍

科研高光時刻:直播某藥物修復腎臟細胞全過程,實況轉播攜帶熒光標記的腫瘤轉移,揭發某河道隱形污染物

冷知識庫:出生72小時就能學會“社交禮儀”;編輯發光基因后,遇到毒素會變身“水下霓虹燈\";心跳頻率與人類胎兒期神奇同步(約120次/分)

作為《中學生天地》學生記者的高二學生傅許楠和吳瑞宸推開環特生物實驗室的第一道大門,卸下書包,坐在門口,穿上鞋套。接著推開第二道大門,他們進入了斑馬魚的世界。

這里仿佛是一個迷宮,到處都是白色隔板墻壁,間隔安裝著田字格窗戶,從窗戶往里望去,每個隔間里都有穿著白大褂的研究人員在忙碌工作,他們有的正拿著實驗切片在顯微鏡下觀察,有的正在筆記本上記錄自己的觀察和思考.

工作人員用遙控器朝一個有窗簾的房間按了一下,窗簾緩緩升起,一排排整齊的魚缸出現在眼前,這里是5萬條斑馬魚的家。斑馬魚,一種和人類共享 87% 基因的魚類,是科學家解碼生命奧秘的超級助手。它們在基因研究、藥物開發和環境檢測等領域發揮著巨大作用,擁有“水中小白鼠”的稱號。

實驗室里的養魚人

張勇是的執行總經理。2010年,剛從浙江大學遺傳學專業研究生畢業的他,加入了養殖斑馬魚團隊。創業初期,實驗室的條件遠不如現在,沒有恒溫系統,張勇便給水族箱裹上電熱毯;缺乏專用飼料,他每天自己煮雞蛋,把蛋黃磨成粉。最煎熬的是凌晨3點的換水工作:成筐的魚卵需要在破曉前完成分揀,稍有不慎便可能全軍覆沒。

斑馬魚養殖是一項極具挑戰性的工作,魚一旦生病,往往難以救治。起初,由于缺乏經驗,張勇總在魚出現異常時,才意識到之前的某個環節出了問題,需要不斷改進。因此,養殖過程中他既要自己摸索,又要時常上網查閱最新信息,學習同行的經驗,避免重蹈覆轍。在實驗室里,他無時無刻不在記錄著斑馬魚的數據,科研之路漫長而艱辛。張勇說:“最長的上班時間是四個月,一天都沒有休息過。”

經過不懈的努力,斑馬魚的數量從最初的幾條發展到幾千條,養魚的工作日程也被安排得井井有條:每天早上9點左右,他們需要完成魚的繁育工作,包括準備交配、插入電源、喂食后抽水、準備食物等;中午進行喂食;下午則進行清洗工作,4點或5點為第二天的繁殖準備魚,并檢查魚的健康狀況,篩選繁殖出的基因編輯品系。這項工作看似簡單,實則意義重大,要求工作人員細心且具備高度的責任心,因為每天面對的情況都有所不同,需要及時處理各種細微變化,以防出現大問題。

如果想要成為一名探索生物科技領域的\"養魚人”,最重要的是什么呢?張勇告訴學生記者,除了具備基本的生物學知識之外,細心是“養魚人\"最重要的素質。“同樣都是來我們這里實習的年輕人,擔任同樣的工作,但仔細觀察記錄的人,一下子就能被發現。他們的記錄數據詳細,還能從這些數據中不斷總結推算出結果。

打工魚的基因奧秘

斑馬魚這種原產于印度的熱帶淡水魚,憑借其獨特的生物學特性,成為了解碼生命奧義、揭示生命奧秘的天選之鑰。

斑馬魚的魚卵體外受精且透明度高,這一特性使得它們在顯微鏡下成為觀察胚胎發育的理想模型。它的胚胎發育的每一個細胞分裂過程都清晰可見,宛如一部實時播放、細節畢現的生命紀錄片。與傳統的小白鼠實驗相比,斑馬魚實驗在時效性方面具有顯著優勢。往往在當天或幾個小時之內就能查看實驗結果,而小白鼠實驗通常需要兩周甚至幾個月的時間才能完成。因此,在一些需要快速篩選和監測的場景中,斑馬魚實驗展現出其獨特的優勢和不可替代的重要地位。

在藥物篩選方面,斑馬魚展現出巨大的優勢。與傳統的藥物篩選方法相比,斑馬魚能夠顯著加速藥物研發進程,幫助科研人員解決一些傳統方法難以克服的矛盾問題。張勇想起之前有一次和某藥物企業合作,測試了一款新的降血脂的藥物。沒想到斑馬魚吃完藥物之后,除了排便加速外,對血脂沒有具體的影響。企業人員聽完張勇的數據分析報告,決定改變這款藥的開發方向,供便秘人群使用。

在環境安全領域,斑馬魚作為非常敏感且可靠的監測物種,也發揮著重要的作用。例如,對于河道等水體環境的監測,如果水質較差,斑馬魚能夠迅速感知到潛在風險,并通過其行為和生理變化來反映水質的污染程度。有規定明確指出,必須使用斑馬魚作為重要的測試指標,以此來判斷水體需要稀釋多少倍才能安全排放。這一規定的實施,不僅有助于確保水質安全,還為環境保護工作提供了有力的技術支持。

此外,斑馬魚還可用于研究新型污染物對生物體的潛在危害。隨著工業化進程的加速和人們生活方式的變化,新型污染物如微塑料、納米材料、內分泌干擾物等不斷涌現,對生態環境和人類健康構成了嚴重威脅。同時,斑馬魚還能用于研究某些物質是否具有神經興奮作用或成癮性,這對于藥物濫用和成癮行為的預防和治療具有重要意義。

斑馬魚用透明的胚胎折射生命密碼,以敏感的基因感知生態危機。從養殖到科研應用,再到與前沿科技的結合,一個個默默努力的“養魚人”,讓斑馬魚為我們打開了一扇揭示生命奧秘、探索生物科技未來的大門,更讓我們看到了小小魚兒身上的無限可能。

(采寫:張丹何欣櫟)

學生記者采訪手記

傅許楠:AI技術的崛起正在重塑生物醫藥行業的科研范式。張總的回答揭示了兩大核心:數據是AI的根基,而人類是知識的舵手。一方面,AI的可靠性依賴于高質量數據的喂養。斑馬魚的成功并非偶然,其背后是數十年實驗數據的沉淀。這警示我們:AI并非\"萬能鑰匙”,其能力邊界由人類輸入的知識決定。若數據存在偏差或盲區,AI的結論便可能誤導科研方向。因此,數據的嚴謹性與全面性是人類永遠要堅守的底線。另一方面,AI推動人類角色的進化。在圖像分析、結構預測等重復性工作中,AI展現出超越人類的穩定性,而這恰恰給了科研人員解放創造力的機會。人類的獨特價值轉向更高維度的創新——提出新假設、設計實驗、整合跨學科知識。例如,AI能加速藥物篩選,但靶點的發現仍依賴科學家的靈感與洞察。未來,“人機協作\"將成為主流模式。AI負責高效執行,人類專注突破認知邊界。這一過程中,持續學習與秉持跨界思維尤為重要。唯有擁抱變化,主動探索AI無法觸及的\"未知之境”,才能在這場技術革命中立于潮頭。

吳瑞宸:張總分享了許多他早年的經歷,這對我幫助很大。斑馬魚的養殖是要耐得住\"坐十年冷板凳\"那樣的寂寞的,但在“日日不變\"中,亦有危機暗藏,需潛心發現,仔細尋找,同時向內外求索,緊跟科學前沿。面對\"如何看待重復性工作與創新的關系\"的提問,張經理用“記錄\"這一概念深刻闡釋了“量變\"的積累是“質變\"的必要條件這一命題。這也啟示我們,在學習生活中,方法的記憶發揮著巨大作用,做題不是簡單的重復,而是記錄、整理、歸納。

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