斑馬魚基因老年痴呆症

① 魚類到底有多少種類

據有關資料記載全世界現有魚類約為20500種，其中生活在溫暖海域的8000種；生活在冷海的1130種；海洋上層帶生活的220種；生活在江河、湖泊的淡水魚約8275種。
我國的《中國魚類檢索》一書記載，我國總共有魚類2831種，其中淡水魚800餘種。
我國淡水魚類分布
我國是世界上淡水水面較多國家之一，淡水面積約為三億畝，其中可供養魚的水面約7500畝，我國大部分地區位於溫帶或亞熱帶，氣候溫和，雨量充沛，適於魚類生長，又有草、鰱、鱅、青、鯪、鯉、鯽、團頭魴等優良魚類的養殖技術，所以是當今世界淡水養殖業最為發達的國家，無論養殖的面積和總產量都居世界領先地位。由於我國地域廣闊，地理和自然環境各異，各地區魚類品種，格局特色，按照氣候的區域分類，魚類的分布情形是：
↑東南區：其中包括廣東、廣西、雲南、貴州、福建、台灣和海南島等地
↑江河平原區：其中包括長江中下游、黃河下游及遼河下游
↑北部區：東北等地
↑西北高原區：包括新疆、西藏北部、內蒙、青海、甘肅、陝西、山西等地
↑努瀾區：其中包括西藏南部、四川、雲南西部。怒江、瀾滄江、金沙江、雅魯藏布江
東南區：其中包括廣東、廣西、雲南、貴州、福建、台灣和海南島等地。這些地區主要生長喜暖性魚類，品種繁多，代表魚類有鯪魚、卷口魚、中華鮁魚、東坡魚、花鰍魚、臘光長鰍、沙鰍、扁頭平鰍、爬岩鰍、平鰭鰍、小吻魚、長鰭鰭鯰、鬍子鯰、鰻鱺、黃鱔、斗魚、攀鱸等。主要養殖魚類為青、草、鰱、鱅、鯪、團投魴、鬍子鯰、羅非魚等南方品種。
江河平原區：其中包括長江中下游、黃河下游及遼河下游。這里除了江河流域，有眾多的湖泊，是我國淡水魚類的主產區，天然水產魚類眾多而盛名，有青、草、鰱、鱅、鯉、鯽、鯰、鯿、、團頭魴、烏鱺、鰻鱺等。太湖的銀魚、長江的的鱘魚、鮒魚、鱭魚產量很
大。養殖的魚種有青、草、鰱、鱅、鯉、鯽、團頭魴、羅非魚以及一些鯉魚的雜交品種。
北部區：這里主產冷水魚類，天然水體盛產鱘魚屬、狗魚屬、哲羅鮭屬等魚類，如大馬哈魚、狗魚、香魚、雪魚、擬赤捎魚、八目鰻等是這里的特有而具代表性的魚類。人工養殖除青、草、鰱、鱅、鯉、鯽和團頭魴，還飼養紅鱒魚。
西北高原區：包括新疆、西藏北部、內蒙、青海、甘肅、陝西、山西等地。這是典型的大陸性氣候。天然水體盛產中華弓魚、黃爪魚、裸鯉等，其他還有條鰍、江鰍等魚類。主要養殖仍與各地相同。
努瀾區：其中包括西藏南部、四川、雲南西部。怒江、瀾滄江、金沙江、雅魯藏布江都流經這里，使東南區和西北高原區的魚類，通過江流共存於此，如鯪魚，中華鮁魚、東坡魚、平鰭鰍、沙鰍、條鰍、須瞅、鱸魚、黃繕、烏鱧、中華弓魚等形成東南區、西北區魚類群系混合的特點。主要養殖仍是青、草、鰱、鱅、鯉、鯽、團頭魴以及近年大量繁殖的鯉魚雜交品種等。

② 光遺傳學，讓你的身體隨光起舞

一個激光控制的大腦或一顆隨著迪斯科燈光節奏跳動的心臟，聽起來更像是一些科幻小說所描繪的生動畫面。但其實科學家們正致力於對這類技術的研究，這些研究成果可能能使我們做到這些，此後這類技術就可以被應用到對無葯物治療方法的開發當中了。

這就是正在發展的光遺傳學，在這門學科當中，蛋白質會響應於光脈沖照射，改變它們自身的形狀，從而能夠被用來控制活體動物體內細胞的電活動。

光遺傳學是現在研究得比較廣泛和深入的一門學科，它的研究基礎是在一些微生物中發現的光感受蛋白，在受到特定顏色的光脈沖照射後，該類蛋白的結構會發生變化，從而能夠改變細胞的電活動。通過在實驗動物中表達改造過的此類蛋白，科學家們已經得到了能夠隨光照舞蹈的蒼蠅和轉圈的魚，接下來最值得期待的就是這項研究能否發展成為無葯物治療方法了。

對光遺傳學工具的研究已經開展得比較廣泛和深入了。視紫紅質通道蛋白（Channelrhodopsins）是一種在海藻內發現的光感受器，它能夠對藍光產生反應，通過讓正電荷進入細胞內使細胞產生興奮。鹽細菌視紫紅質（Halorhodopsins）是從極端微生物（在極端條件下生存的細菌，在這里的極端條件特指鹽鹼地）中分離出來的，它在響應黃光光照後讓負電荷進入細胞，使興奮細胞的興奮性降低。古細菌視紫紅質（Archeorhodopsins）是從另一種極端微生物中提取出來的，也使用類似的機制來使細胞興奮性降低，而它是通過響應黃光光照來將正電荷泵出細胞外的。

通過對人類神經遞質受體和這些細菌光感受器結構域的拆分和重組，我們也可以在實驗室里創造出更復雜的「機器」，如「光控開關」（Hylighter），它會在受到一種顏色光照的時候抑制神經元的活動，直到它被第二種顏色的光照射之後才會停止。

我在哪兒？（圖片來源：Mouse by Shutterstock.）

在諾貝爾獎得主利根川進（Susumu Tonegawa）的實驗室里，他們發現，在患了阿爾茨海默症的老鼠中，本來記不起來的事情，可以通過用光遺傳學刺激大腦的記憶形成中心而被回想起來。通過用光脈沖照射表達視紫紅質通道蛋白的細胞，可以使其興奮性升高，從而起到幫助這些神經元「提高功率」作用，使其保持活躍連接，進而幫助被試對象找回對過去事件的記憶。

這一令人吃驚的結果表明，老年痴呆症患者很可能一直能夠形成新的記憶，而我們只需要幫他們保持記憶細胞所形成的弱連接。雖然這不能夠阻止阿爾茨海默症患者對已有記憶的遺忘，但可能能延長他們對記憶的保留時間。

實際應用

利根川進的研究內容是，在給小鼠一個短時間電擊的同時也給了它們一定的聲音刺激，在這之後看看小鼠是如何回想起它們聽到的聲音的，而這個聲音對於阿爾茨海默症的老鼠來說一般是不記得的。在激活大腦中建立這些記憶的區域內的細胞（通過刺激細胞上視紫紅質通道蛋白的電活動）後，這些區域內的神經元會被輔助形成適當的連接，從而維持了這種記憶。利根川進的工作主要集中在科學家們了解得比較清楚的系統——當不愉快的事情發生時我們作出反抗或逃跑行為的反射系統。

但我們還不了解大腦中更細節的神經通路，而這可能是阿爾茨海默症患者和他們的家屬更感興趣的：大腦每天控制我們執行一些細小任務的機制是怎樣的，對我們所愛的人的面孔或我們車鑰匙位置的記憶是如何形成的。光遺傳學和我們對這些稍縱即逝的記憶儲存在哪裡的認識是一樣重要的。
而這些干預也不是急救醫學的內容。例如，為了幫助一顆受傷的心臟或健忘的大腦，我們需要知道，病人的細胞是否足夠健康並仍然能起作用，還是它們已經受到過大的損傷，以至於我們無法再對其細胞間的連接進行適當整合，在這種情況下再刺激它們也是毫無用處的。

在這種情況下，我們可以考慮在實驗室里把細胞（如患者自身的幹細胞）轉變成心肌細胞或神經元。（這在一些實驗室里已經能夠辦得到）。如果可以使這些「替身」細胞表達視紫紅質通道蛋白，它們就可以被注射到病人的受損組織中，（在有光控制的情況下）替代原始受損組織行使功能。
然而，這帶來了一系列與組織替代療法相關的困難，就比如幹細胞療法當中的困難：如何將幹細胞整合到現有的組織中，如何阻止它們在並不需要的地方整合，以及在大腦中，如何將它們整合到正確的網路當中。

因為即使可興奮細胞狀況良好到仍能進行電信號傳導，而且在我們只需要使用光遺傳學把細胞電信號放大的情況下，我們仍然需要把與光遺傳相關的編碼基因放入到正確的細胞中。我們還需要找到一種方法來照亮細胞（或許我們將不得不戴上光纖起搏器）並且針對每一位患者來微調我們的光刺激強度。

對於慢性疾病，這些努力都是值得的，但是在此過程中時間和專業知識的投入將是相當大的，而且即使隨著技術的進步也不太可能有跨越式的進展。很顯然，我們還有很長的路要走，不過我們還是可能讓我們的大腦隨著光照翩翩起舞的。

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③ 模式生物的舉例

有誰會想到，一種紅眼、雙翅、羽狀觸角芒、身體分節、黃褐色的小昆蟲，在近百年間竟然能夠「培養」出好幾位獲得諾貝爾獎的大科學家。它就是果蠅。果蠅英文俗名fruitfly或vinegarfly，果蠅廣泛地存在於全球溫帶及熱帶氣候區，而且由於其主食為腐爛的水果，因此在人類的棲息地內如果園，菜市場等地區內皆可見其蹤跡。除了南北極外，至少有1000個以上的果蠅物種被發現，大部分的物種以腐爛的水果或植物體為食，少部分則只取用真菌，樹液或花粉為其食物。
在不供給食物的情況下，果蠅可存活50小時左右，在不供給水的情況下，果蠅無法活過一天。蛹期果蠅在其正常5天生活周期下可取食其體重3~5倍之食物，雌果蠅在產卵期每日可取用與其體重等重之食物。果蠅成蟲的食物內需有醣類，而蛹期果蠅則可只依賴酵母即可生育。
以果蠅作為遺傳學研究的材料，利用突變株研究基因和性狀之間的關系已近一百年，至今，各種研究遺傳學的工具已達完善的地步，果蠅提供我們對今日的遺傳學的知識有其不可磨滅的貢獻；從1980年初，Drs.C.Nesslein-Volhard和E.Weichaus以果蠅作為發育生物學的模式動物，利用其完備的遺傳研究工具來探討基因是如何調控動物體胚胎的發育，也帶動了其它模式生物（線蟲、斑馬魚、小鼠和擬南芥等）的研究，且成果非常多。
黑腹果蠅(Drosophila melanogaster)是雙翅目昆蟲，生活史短，易飼養，繁殖快，染色體少，突變型多，個體小，是一種很好的遺傳學實驗材料，是一種模式生物。基因組全長kb，大約編碼13600個基因。
黑腹果蠅是一種原產於熱帶或亞熱帶的蠅種。它和人類一樣分布於全世界，並且在人類的居室內過冬。雌性體長2.5毫米,雄性較之還要小。雄性有深色後肢，可以此來與雌性作區別。
雌蠅可以一次產下400個0.5毫米大小的卵，它們有絨毛膜和一層卵黃膜包被。其發育速度受環境溫度影響。在25℃環境下，22小時後幼蟲就會破殼而出,並且立刻覓食。因為母體會將它們放在腐爛的水果上或其他發酵的有機物上，所以它們的首要食物來源是使水果腐爛的微生物，如酵母和細菌，其次是含糖的水果。幼蟲24小時後就會第一次蛻皮，並且不斷生長，以到達第二幼體發育期。經過三個幼蟲發育階段和四天的蛹期，在25℃下過一天，就會發育為成蟲。
在20世紀生命科學發展的歷史長河中，果蠅扮演了十分重要的角色，是十分活躍的模型生物。遺傳學的研究、發育的基因調控的研究、各類神經疾病的研究、帕金森氏病、老年痴呆症、葯物成癮和酒精中毒、衰老與長壽、學習記憶與某些認知行為的研究等都有果蠅的「身影」。
果蠅以發酵爛水果上的酵母為食，廣泛分布於世界各溫帶地區。果蠅具有生活周期短、容易飼養、繁殖力強、染色體數目少而易於觀察等特點，因而是遺傳學研究的最佳材料。早在1908年由天才的遺傳學家摩爾根把它帶上了遺傳學研究的歷史舞台，約在此後30年的時間中，果蠅成為經典遺傳學的「主角」。
科學家不僅用果蠅證實了孟德爾定律，而且發現了果蠅白眼突變的性連鎖遺傳，提出了基因在染色體上直線排列以及連鎖交換定律。摩爾根1933年因此被授予諾貝爾獎。1946年，摩爾根的學生，被譽為「果蠅的突變大師」的米勒，證明X射線能使果蠅的突變率提高150倍，因而成為諾貝爾獎獲得者。
在近代發育生物學研究領域中，果蠅的發生遺傳學獨領風騷。1995年，諾貝爾獎再次授予三位在果蠅研究中辛勤耕耘的科學家。果蠅為進一步闡明基因－神經（腦）－行為之間關系的研究提供了理想的動物模型。
專家認為，近一個世紀以來，果蠅遺傳學在各個層次的研究中積累了十分豐富的資料。人們對它的遺傳背景有著比其他生物更全面更深入的了解。作為經典的模式生物，果蠅在21世紀的遺傳學研究中將發揮更加巨大而不可替代的作用。 大腸埃希氏菌(E.coli)通常稱為大腸桿菌，是人類和大多數溫血動物腸道中的正常茵群。但也有某些血清型的大腸桿菌可引起不同症狀的腹瀉，根據不同的生物學特性將致病性大腸桿菌分為5類：致病性大腸桿菌(EPEC)、腸產毒性大腸桿菌(ETEC)、腸侵襲性大腸桿菌(EIEC)、腸出血性大腸桿菌(E．IIEC)、腸黏附性大腸桿菌(EAEC)。
大腸桿菌電子顯微鏡下圖像
大腸桿菌0157：H7血清型屬腸出血性大腸桿菌，自1982年在美國首先發現以來，包括我國等許多國家都有報道，且日見增加。日本自80年代以來因食物污染該菌導致的數起大暴發，格外引人注目。在美國和加拿大通常分離的腸道致病菌中，截止2013年它已排在第二和第三位。大腸桿菌0157：H7引起腸出血性腹瀉，約2%～7%的病人會發展成溶血性尿毒綜合症，兒童與老人最容易出現後一種情況。致病性大腸桿菌通過污染飲水、食品、娛樂水體引起疾病暴發流行，病情嚴重者，可危急生命。
大腸桿菌（Escherichiacoli，E.coli）革蘭氏陰性短桿菌，大小0.5×1～3微米。周身鞭毛，能運動，無芽孢。能發酵多種糖類產酸、產氣，是人和動物腸道中的正常棲居菌，嬰兒出生後即隨哺乳進入腸道，與人終身相伴，其代謝活動能抑制腸道內分解蛋白質的微生物生長，減少蛋白質分解產物對人體的危害，還能合成維生素B和K，以及有殺菌作用的大腸桿菌素。正常棲居條件下不致病。但若進入膽囊、膀胱等處可引起炎症。在腸道中大量繁殖，幾占糞便乾重的1/3。兼性厭氧菌。在環境衛生不良的情況下，常隨糞便散布在周圍環境中。若在水和食品中檢出此菌，可認為是被糞便污染的指標，從而可能有腸道病原菌的存在。因此，大腸菌群數（或大腸菌值）常作為飲水和食物（或葯物）的衛生學標准。大腸桿菌的抗原成分復雜，可分為菌體抗原（O）、鞭毛抗原（H）和表面抗原（K），後者有抗機體吞噬和抗補體的能力。根據菌體抗原的不同，可將大腸桿菌分為150多型，其中有16個血清型為致病性大腸桿菌，常引起流行性嬰兒腹泄和成人肋膜炎。大腸桿菌是研究微生物遺傳的重要材料，如局限性轉導就是1954年在大腸桿菌K12菌株中發現的。萊德伯格（Lederberg）採用兩株大腸桿菌的營養缺陷型進行實驗，奠定了研究細菌接合方法學上的基礎，以及基因工程的研究。
大腸桿菌是人和許多動物腸道中最主要且數量最多的一種細菌，主要寄生在大腸內。它侵入人體一些部位時，可引起感染，如腹膜炎、膽囊炎、膀胱炎及腹瀉等。人在感染大腸桿菌後的症狀為胃痛、嘔吐、腹瀉和發熱。感染可能是致命性的，尤其是對孩子及老人。
大腸細菌（E.coli）為埃希氏菌屬(Escherichia)代表菌。一般多不致病，為人和動物腸道中的常居菌，在一定條件下可引起腸道外感染。某些血清型菌株的致病性強，引起腹瀉，統稱病致病大腸桿菌。
該菌對熱的抵抗力較其他腸道桿菌強，55℃經60分鍾或60℃加熱15分鍾仍有部分細菌存活。在自然界的水中可存活數周至數月，在溫度較低的糞便中存活更久。膽鹽、煌綠等對大腸桿菌有抑製作用。對磺胺類、鏈黴素、氯黴素等敏感，但易耐葯，是由帶有R因子的質粒轉移而獲得的。 斑馬魚屬鯉科短擔尼魚屬，原產於南亞，是一種常見的熱帶魚。斑馬魚體型纖細，成體長3-4cm，對水質要求不高。孵出後約3個月達到性成熟，成熟魚每隔幾天可產卵一次。卵子體外受精，體外發育，胚胎發育同步且速度快，胚體透明。發育溫度要求在25-31℃之間。斑馬魚由於個體小，養殖花費少，能大規模繁育，且具許多優點，吸引了眾多研究者的注意。經過30多年的研究應用和系統發展，已有約20個斑馬魚品系，斑馬魚基因資料庫里有相關的資料可供查詢和下載，方便了研究。斑馬魚的細胞標記技術、組織移植技術、突變技術、單倍體育種技術、轉基因技術、基因活性抑制技術等已經成熟，且有數以千計的斑馬魚胚胎突變體，是研究胚胎發育分子機制的優良資源，有的還可做為人類疾病模型。斑馬魚已經成為最受重視的脊椎動物發育生物學模式之一，在其它學科上的利用也顯示很大的潛力. 斑馬魚（Daniorerio,俗稱zebrafish）具有繁殖能力強、體外受精和發育、胚胎透明、性成熟周期短、個體小易養殖等諸多特點，特別是可以進行大規模的正向基因飽和突變與篩選。這些特點使其成為功能基因組時代生命科學研究中重要的模式脊椎動物之一。在國際上，斑馬魚模式生物的使用正逐漸拓展和深入到生命體的多種系統（例如，神經系統、免疫系統、心血管系統、生殖系統等）的發育、功能和疾病（例如，神經退行性疾病、遺傳性心血管疾病、糖尿病等）的研究中，並已應用於小分子化合物的大規模新葯篩選。我國開展斑馬魚相關的研究無論在規模還是在重視程度上都遠遠落後於國際形勢發展的需要。推動和發展斑馬魚模式生物在我國生命科學研究中的廣泛使用是本中心的宗旨。在國家科技部重大科學研究計劃的支持下，我們匯集優勢，整合我國現有的斑馬魚主要研究力量，在未來幾年內逐步建立全國共享的斑馬魚模式動物研究技術和資源庫，向國內同行提供斑馬魚資源、信息和技術支撐。本著提高服務效率和質量為原則，我們在上海和北京分別建立國家斑馬魚模式動物南方中心和北方中心。南方中心依託於中國科學院上海生命科學研究院，北方中心依託於北京大學和清華大學。兩個中心本著優勢互補的原則，共同開發研究技術和資源，以輻射狀向國內研究人員提供服務，積極推進我國斑馬魚相關科學研究。
斑馬魚的發育譜系
主要技術和資源服務內容：
1)斑馬魚基因表達分析服務：包括抽提斑馬魚基因組DNA和總RNA，核酸原位雜交探針制備和純化，全胚胎原位雜交技術，顯微注射技術，基因過表達（over-expression）和基因下調（morpholinoknockdown）技術；
2)斑馬魚轉基因技術服務：包括各類斑馬魚非特異性和組織特異性啟動子的克隆，基因組BAC文庫篩選與修飾，基於Tol2轉座子的轉基因質粒的構建，以及子一代轉基因系的篩選和保存；
3)斑馬魚基因功能活體檢測服務：包括清醒斑馬魚在體共聚焦/雙光子顯微鏡成像技術和在體電生理記錄技術；
4)動物行為範式分析服務：包括感覺相關的應激行為、視覺運動行為、學習記憶行為和葯物成癮行為等；
5)斑馬魚基因突變技術服務：包括插入誘變和ENU化學誘變技術；
6)斑馬魚轉基因資源庫和突變體資源庫服務：包括研製、收集和分發各種斑馬魚轉基因品系和突變體；
7)信息服務：包括建立斑馬魚資源信息網路資料庫和提供斑馬魚基因組生物信息學分析服務。
轉基因斑馬魚的制備主要採用兩種方法：通過Tol2轉座子構建組織特異性表達報告基因的方法；利用特定基因的啟動子/增強子驅動報告基因在特定細胞組織中表達的方法。
首先構建以Tol2轉座子為基礎的enhancertrap載體，報告基因選用GFP或RFP，最小啟動子來自斑馬魚gata2基因；將上述載體與體外轉錄得到的Tol2轉座酶的mRNA共同注射到斑馬魚的單細胞受精卵中，受精卵長大後成為founder；Founder外交（out-cross）得到F1代胚胎，從中挑選出對於報告基因具有組織特異性表達模式的胚胎，拍照記錄後分類培養；F1長大後通過linker-mediatedPCR的方法鑒定對應於GFP（或RFP）表達圖式的Tol2插入位點，並通過與已知基因組數據比較,對插入位點進行定位與分析；通過外交純化得到轉基因魚，直至得到只含有單個插入品系的轉基因魚。通過克隆特定基因的啟動子/增強子或BAC修飾法構建在特定組織器官或特定胚胎發育階段表達報告基因的轉基因品系。BAC方法如下：在斑馬魚基因組計劃網站上通過BLAST將感興趣的基因定位到已知的contig上，並通過contig信息尋找包含所選基因的BACID號；通過同源重組的方法對上述BAC克隆進行修飾，將報告基因引入原有的BAC克隆；將修飾過的BAC克隆通過顯微注射的方法引入斑馬魚受精卵，連續觀察並挑選具有特異表達模式的轉基因魚；將上述成魚外交得到F1代，在F1代中篩選具有特異表達模式的成魚，即得到所需的轉基因品系。 在分類學上，小鼠屬於哺乳綱（Mammalia）、嚙齒目（Rodentia）、鼠科（Muridae）、小鼠屬（Mus）動物。小鼠是由小家鼠演變而來。它廣泛分布於世界各地，經長期人工飼養選擇培育，已育成1000多近交系和獨立的遠交群。早在17世紀就有人用小鼠做實驗，現已成為使用量最大、研究最詳盡的哺乳類實驗動物。
1．小鼠屬於脊椎動物門，哺乳綱小鼠嚙齒目，鼠科，小鼠屬動物。
小鼠（清潔級）
2．成熟早，繁殖力強。小鼠6～7周齡時性成熟，雌性35～50日齡，雄性45～60日齡；體成熟雌性為65～75日齡，雄性為70～80日齡；性周期為4～5天，妊娠期為19～21天；哺乳期為20～22天；特別有產後發情（PostPartumOestrus）便於繁殖的特點，一次排卵10～23個（視品種而定），每胎產仔數為8～15頭，一年產仔胎數6～10胎，屬全年、多發情性動物，繁殖率很高，生育期為一年。
3．體形小，易於飼養管理。小鼠是嚙齒目實驗動物中較小型的動物，一隻小鼠出生時1.5克左右，哺乳一月後可達12～15克，哺乳、飼養1.5～2月即可達20克以上，可供實驗需要，在短時間內可提供大量的實驗動物。飼料消耗量少，一隻成年小鼠的食料量為4～8克/天，飲水量4～7毫升/天，排糞量1.4～2.8克/天，排尿量1～3毫升/天，需要的飼養條件也較簡單，因個體小，可節省飼養場地。
4．性情溫順，膽小怕驚。小鼠經長期的培育，在用於實驗研究時，性情溫順，易於抓捕，不會主動咬人，但在雌鼠哺乳期間或雄鼠打架時「捉弄」則會咬人，一般很少相互斗架，操作起來很方便，是理想的實驗動物。小鼠在罐、盒內飼養時，是很溫順的，但讓其到罐外，很快就恢復到處亂竄的野性。雌鼠吃食仔鼠與其膽小怕驚有關。
5．對外來刺激極為敏感。對於多種毒素和病原體具有易感性，反應極為靈敏，如百萬分之一的破傷風毒素能使小鼠死亡，這是其他實驗動物所不能比擬的。對致癌物質也很敏感，自發性腫瘤多。
6．便於提供同胎和不同品系動物。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。
7．喜居於光線暗的安靜環境，習於晝狀夜動，喜歡啃咬。小鼠白天活動較少，夜間卻十分活躍，互相追逐配種，忙於覓食飲水，為此夜間應備有飼料和飲水。
8．體小嬌嫩，不耐飢餓，不耐冷熱，對環境的適應性差。對疾病的抵抗力也差，因而遇到傳染病時往往會發生成群死亡。如果飼料中斷和飲水中斷會發生休克，恢復後對體質會帶來嚴重損害。特別怕熱，一出汗就易得病死亡，如果飼料溫度32℃時，常會造成小鼠死亡。
9．成雌鼠在動情周期不同級段，陰道粘膜可發生典型變化，根據陰道塗片的細胞學改變，可以推斷卵巢功能的周期性變化。成年雌鼠交配後10～12小時陰道口有白色的陰道栓，這是受孕的標志，小鼠較為明顯、大鼠和豚鼠不明顯。小鼠的動情期往往開始於晚間，最普遍的是在晚10點到晨1點，偶爾在早晨1～7點，很少在白天，大鼠也類似，但較小鼠稍早，一般在下午4～10點。
10．小鼠面部尖突，嘴臉前部有長長的觸須，耳聳立呈半圓形，眼大鮮紅，生有較長的尾，尾部有模列並覆有環狀角質的小表皮鱗，其數量小於200片。
11．小鼠發育成熟時體長小於15.5cm，體重雌性為18～40克，雄性為20～49克，雙子宮型，胸部有3對乳頭，鼠蹊部有2對乳頭，有膽囊，胃容量小，腸內能合成維生素C，小鼠的染色體為20對，壽命2～3年。
12．小鼠的體溫38（37～39）℃，呼吸頻率163（84～230）次/分，心跳頻率625（470～780）次/分，耗氧量1530mm2/g活體重，通氣量24（11～36）ml/分，潮氣量0.15(0.09～0.23)ml，收縮壓113（95～125）mmHg、舒張壓81（67～90）mmHg，紅細胞總數9.3（7.7～12.5）百萬/mm3，血紅蛋白14.8(10～19)g/100ml，白細胞總數8.0(6～12)千/mm3，總蛋白4.8(4.2～5.5)g%。
13．小鼠有多種手色，不能都叫小白鼠，一般通稱為小鼠。小鼠手色有白色（albino），鼠灰色（ayouti）、黑色（black）、棕色（brown）、黃色（yellow）、巧克力色（chocolate）、肉桂色（cinnamon）、淡色（dilution）、白斑（piebeld）等。 英語名稱：yeast
酵母菌是一些單細胞真菌，並非系統演化分類的單元。截止2012年為止已知有1000多種酵母，根據酵母菌產生孢子(子囊孢子和擔孢子)的能力，可將酵母分成三類：形成孢子的株系屬於子囊菌和擔子菌。不形成孢子但主要通過芽殖來繁殖的稱為不完全真菌，或者叫「假酵母」。截止2012年為止已知大部分酵母被分類到子囊菌門。酵母菌主要的生長環境是潮濕或液態環境，有些酵母菌也會生存在生物體內。
釀酒酵母的掃描電鏡照片
酵母營專性或兼性好氧生活，如今未知專性厭氧的酵母。在缺乏氧氣時，發酵型的酵母通過將糖類轉化成為二氧化碳和乙醇來獲取能量。
C6H12O6(葡萄糖)→2C2H5OH(酒精)+2CO2↑
在釀酒過程中，乙醇被保留下來；在烤麵包或蒸饅頭的過程中，二氧化碳將面團發起，而酒精則揮發。
多數酵母可以分離於富含糖類的環境中，比如一些水果（葡萄、蘋果、桃等）或者植物分泌物（如仙人掌的汁）。一些酵母在昆蟲體內生活。酵母菌是單細胞真核微生物。酵母菌細胞的形態通常有球形、卵圓形、臘腸形、橢圓形、檸檬形或藕節形等。比細菌的單細胞個體要大得多，一般為1~5微米′5~30微米。酵母菌無鞭毛，不能游動。酵母菌具有典型的真核細胞結構,有細胞壁、細胞膜、細胞核、細胞質、液泡、線粒體等，有的還具有微體。酵母菌的細胞形態酵母菌的細胞形態酵母菌細胞結構的顯微照片酵母菌的菌落。
大多數酵母菌的菌落特徵與細菌相似，但比細菌菌落大而厚，菌落表面光滑、濕潤、粘稠，容易挑起，菌落質地均勻，正反面和邊緣、中央部位的顏色都很均一，菌落多為乳白色，少數為紅色，個別為黑色。啤酒酵母的菌落紅酵母的菌落各種酵母菌的菌落。 拉丁名（Arabidopsisthaliana）十字花科。二年生草本，高7～40厘米。基生葉有柄呈蓮座狀，葉片倒卵形或匙形；莖生葉無柄，披針形或線形。總狀花序頂生，花瓣4片，白色，匙形。長角果線形，長1～1.5厘米。花期3～5月。我國內蒙、新疆、陝西、甘肅、西藏、山東、江蘇、安徽、湖北、四川、雲南等省區均有發現。擬南芥的優點是植株小（1個茶杯可種植好幾棵）、每代時間短（從發芽到開花不超過6周）、結子多（每棵植物可產很多粒種子）、生活力強（用普通培養基就可作人工培養）。
擬南芥反向演化

④ 大腦如何控制肌肉興奮

大腦對著控制肌肉的興奮，還是起到主觀作用的。所以應該堅持大腦的鍛煉據國外媒體報道，日前劍橋大學的研究人員在帶有脊髓和肌肉的培養皿中培育出一個微型大腦，並能夠自發生長出神經元連接刺激周圍的肌肉組織進行收縮，這一進展有望加快對運動神經元疾病等病症的研究。

研究人員發現，所培育出的扁豆大小人類腦細胞灰質組織可以自發地用類似卷須的物質與取自老鼠的脊髓和肌肉組織相連。這些肌肉組織在所謂「迷你」大腦器官控制下明顯能夠進行收縮運動。

這項研究是一系列復雜人腦模擬實驗中的最新進展，而此次的模擬對象接近中樞神經系統。

馬德琳·蘭卡斯特（Madeline Lancaster）是劍橋大學醫學研究委員會分子生物學實驗室的負責人，她說:「我們喜歡把它們想像成移動中的『迷你』大腦。」

科學家們用一種新的方法從人類幹細胞中培育出微型大腦，這使得實驗中培育出的大腦器官比之前達到了更復雜的發展階段。最新觀察顯示，在神經元種類和組織結構方面，這種實驗室培育的組織與懷孕12-16周的人類胎兒大腦有相似之處。

然而，科學家們說這個組織仍然太小太原始，不會有任何接近思想、感覺或意識的跡象。

蘭卡斯特說:「每次我們再向前邁進一步，進行這樣的討論仍然是一個好的想法。「但我們普遍認為，我們離這個目標還很遠。」

一個發育完全的人類大腦有800倒900億個神經元，而實驗室中培育的這個器官有兩百萬個神經元，就灰質的體積而言，其介於蟑螂和斑馬魚的大腦之間。

在此之前，由於培育的組織中心缺乏營養物質供應，科學家們所能培育的神經組織復雜程度受到了限制。一旦它長到一定程度後，組織中間的神經元就無法獲得營養，從而開始死亡，整個組織就會停止發育。

在最新的研究中，科學家們改進了方法，在培育出神經組織後，使用一個微小的振動刀片把其切成半毫米厚的薄片，然後將薄片放置在薄膜上，漂浮在富含營養的液體上。這意味著整個切片都能獲得營養和氧氣。在培育一年之後，其繼續發育並形成了新的連接。

除了類似大腦的器官外，科學家們還從老鼠胚胎中提取了一根1毫米長的脊髓以及周圍的背部肌肉。神經元細胞開始自動發育出神經元連接與脊髓相連，並開始發出電脈沖導致肌肉抽搐。

研究人員的目標是利用這種系統來研究人類大腦和神經系統是如何發育的，以及出現運動神經元疾病、癲癇和精神分裂症的根本原因。

蘭卡斯特說:「顯然，我們不僅僅是為了好玩而研究。「我們想用這個組織來模擬疾病，並了解這些神經網路是如何建立起來的。」

⑤ 轉基因動物的研究現狀和應用前景（希望有獨到的見解）

轉基因技術已有20多年的研究歷史，作為一項生物高新技術，涉及到農牧業、生物醫學、葯物產業和環境保護等諸多領域，顯示了廣闊的應用前景與重大的應用價值。轉基因動物(Transgenic animal)研究是人類按照自己的意願有目的、有計劃、有根據、有預見地改變動物的遺傳組成，是基於現代分子生物學、動物胚胎學和配子生物工程技術的一項綜合技術。通過這種遺傳修飾獲得的轉基因動物包括兩類：一是生殖系(科系)DNA發生改變可遺傳至後代的動物．二是體細胞發生了改變但不遺傳至後代的動物。 1轉基因動物的研究現狀 自1982年美國科學家Palmiter等將大鼠生長激素(GH)基因導入小鼠受精卵中獲得轉基因「超級鼠」以來．轉基因動物已經成為當今生命科學中發展最快，最熱門的領域之一。1985年，美國人用轉移GH基因、GRF基因和IGFl基因的方法，生產出轉基因兔、轉基因羊和轉基因豬：同年，德國Berm轉人人的GH基因生產出轉基因兔和轉基因豬；1987年，美國的Gordon等人首次報道在小鼠的乳腺組織中表達了人的tPA基因；1991年．英國人在綿羊乳腺中表達了人的抗胰蛋白酶基因。隨後．世界各國先後開展此項技術的研究，並相繼在兔、羊、豬、牛、雞、魚等動物上獲得成功。我國在轉基因動物研究方面也取得了較大的進展．1985年首次成功獲得轉基因魚．1990年成功研製出轉基因豬，1991年獲得快速生長的轉基因羊。目前大部分轉基因家畜均已在我國研製成功。與此同時，轉基因動物產業的發展也異常迅猛。據統計．全球現有以轉基因技術為核心的公司超過40家．已成為21世紀生物技術領域的支柱產業。1998年全球動物生物技術產品銷售額估計為6．2億美元。預計到2010年僅在農業領域銷售額將達到110億美元，其中75億美元來自轉基因動物品種：而利用轉基因動物製作生物反應器生產葯物和功能蛋白的銷售額預計可達500億美元。可見，雖然部分轉基因動物還處於研究與開發生產階段，但該項技術給我們生產和生活所帶來的益處已引起國際學術界和產業界的高度關注。2轉基因動物的應用盡管對轉基因動物的實際應用還有許多關鍵性的技術問題需要解決，但轉基因動物在生物基礎研究、醫學、農業、環境保護等領域已顯示了廣闊的應用前景。隨著基因工程的不斷發展，轉基因動物技術將不斷得到完善．可以廣泛運用到未來的生產和生活中。2．1轉基因動物在醫葯領域的應用 轉基因動物在醫葯領域的應用目前主要有2個方面：建立人類疾病的動物模型和器官移植的動物供體。 通過精確地激活或增強某些基因的表達製作各種人類遺傳疾病的動物模型，其研究結果具有較高的真實性，可用於診斷、治療和新葯篩選。同時利用轉基因動物可建立敏感動物品系及與人類相同疾病的動物模型，可用於葯物篩選。其具有準確、經濟、方便、迅速等優點，已成為人們快速篩選新葯的手段。如癌症，鐮刀狀細胞貧血、地中海貧血、肝炎、免疫缺陷、透納氏症和老年痴獃等疾病均已建立相應的動物模型．這些模型的建立能幫助人們認識其發病機制和發展過程，為治療提供試驗依據。 轉基因動物可以用於人體器官移植。目前最理想的供體來自轉基因豬。中國科學院遺傳發育所等單位合作研究了轉有人類DAF和CD59基因的轉基因豬。並在靈長類動物上進行異種臟器移植試驗獲得成功。轉基因動物還可用於進行異種細胞核移植、生物反應產生葯物和營養保健品等。特異種細胞尤其是豬細胞，移植到合適的位點，將使人類實現細胞治療成為可能。另外．據美國商業研究所報道．運用轉基因動物作為生物反應器生產營養醫用蛋白具有巨大的經濟價值和市場潛力，也成為近年來生物技術開發的熱點。我國先後獲得了能夠在乳腺中表達多種葯用蛋白或營養保健蛋白的轉基因牛、綿羊和山羊，總體技術能力基本達到發達國家的先進水平。2．2轉基因動物在農業領域的應用轉基因動物在農業領域的應用主要表現在提高動物生長率方面。1985年中國科學院水生生物所的朱作言等首次用人類生長素(hGH)構建了轉基因魚。F1代轉基因魚類的生長速度為轉基因魚的2倍。1990年中國農業大學培育的轉基因豬，生長速度超出對照組40％。1998年美國培育出IGFl轉基因豬群，其脂肪減少10％，瘦肉率增加6％～8％。轉基因技術不僅可以培育出體積大、生長快的動物，還可以培育出微型動物。2000年，Uchidal等研製出微型豬。生長快、易處理、飼料成本低，使其更加適用於葯物篩選和疾病研究。此外，轉基因動物在提高動物產毛性能、提高動物不飽和脂肪酸含量、提高動物抗寒抗病能力、改變牛奶成分等方面均有重要意義。2．3轉基因動物在環保領域的應用在環保方面．轉基因動物可用於檢測並清除環境中的有毒物質。2000年，Manuma等把埃希氏菌屬的 rpsL基因轉入斑馬魚中用以檢測水生環境中的有害物質。這種以轉基因動物作為環境檢測器的方法快捷敏感，比常規環境檢測具有明顯的優越性。加拿大安大略省的科學家培育出一種轉老鼠基因的「環保豬」，該豬糞便的含磷量減少75％，對環保大有裨益。2004年中國農業大學的科學家利用豬源唾液腺基因起動區．成功建立了模型動物，對磷污染的清除效果達到國際領先水平。2．4轉基因動物在生物材料上的應用 用動物乳腺生產工業蛋白質．如蛛絲蛋白是轉基因動物應用的一個新領域。蜘蛛絲是目前最為堅韌且有彈性的天然動物纖維之一．不僅具有優異的機械特性，還具有耐腐蝕、耐低溫、抗酶解的特性。但是由於蜘蛛不能像家蠶那樣大規模群體飼養，因此從蜘蛛中獲得大量蛛絲是行不通的：而通過化學合成的方法也無法獲得分子量超大的蛛絲蛋白。可見。用動物乳腺來生產蛛絲蛋白成為一種可行的方法。 加拿大魁北克NEXIA生物技術公司的研究人員利用轉基因技術，從山羊的乳腺中生產出蛛絲蛋白．並發明了一種提取方法。俄羅斯遺傳科研所國家科學中心和應用微生物國家科學中心運用生物技術成功地合成了蛛絲蛋白，該科研項目得到了國際科學技術中心的資助。我國黃全生等也成功地用鳥槍法將蛛絲蛋白基因轉入新疆海島棉中。3存在問題 盡管轉基因動物發展迅速，對人們的健康生活起了巨大作用，但是目前仍存在一些問題。首先，轉基因技術支撐體系不夠完善．主要表現為目前轉基因動物的成功率不高，體細胞克隆等技術環節還有待完善。並且有些技術會對動物健康產生危害，這就需要研究者在轉基因技術的基礎理論研究方面進行更為深入的探索。其次．社會對轉基因動物的接受也是值得考慮的一個環節．現在還難以評估和猜測未來消費者的態度。最後，從目前轉基因動物技術的研究開發現狀來看．利用轉基因動物作為生物反應器生產葯用及保健蛋白的應用前景被人們普遍看好。然而我國尚未制定對轉基因葯物的葯審規定．這是轉基因動物產品能否實現產業化的一個重要限制因素。要解決這個問題需要政府制定相應的政策來推動其發展。這些都是轉基因動物發展中的問題。需要進一步探討。廣東農業科學2008年第1期