斑马鱼基因老年痴呆症

① 鱼类到底有多少种类

据有关资料记载全世界现有鱼类约为20500种，其中生活在温暖海域的8000种；生活在冷海的1130种；海洋上层带生活的220种；生活在江河、湖泊的淡水鱼约8275种。
我国的《中国鱼类检索》一书记载，我国总共有鱼类2831种，其中淡水鱼800余种。
我国淡水鱼类分布
我国是世界上淡水水面较多国家之一，淡水面积约为三亿亩，其中可供养鱼的水面约7500亩，我国大部分地区位于温带或亚热带，气候温和，雨量充沛，适于鱼类生长，又有草、鲢、鳙、青、鲮、鲤、鲫、团头鲂等优良鱼类的养殖技术，所以是当今世界淡水养殖业最为发达的国家，无论养殖的面积和总产量都居世界领先地位。由于我国地域广阔，地理和自然环境各异，各地区鱼类品种，格局特色，按照气候的区域分类，鱼类的分布情形是：
↑东南区：其中包括广东、广西、云南、贵州、福建、台湾和海南岛等地
↑江河平原区：其中包括长江中下游、黄河下游及辽河下游
↑北部区：东北等地
↑西北高原区：包括新疆、西藏北部、内蒙、青海、甘肃、陕西、山西等地
↑努澜区：其中包括西藏南部、四川、云南西部。怒江、澜沧江、金沙江、雅鲁藏布江
东南区：其中包括广东、广西、云南、贵州、福建、台湾和海南岛等地。这些地区主要生长喜暖性鱼类，品种繁多，代表鱼类有鲮鱼、卷口鱼、中华鲅鱼、东坡鱼、花鳅鱼、腊光长鳅、沙鳅、扁头平鳅、爬岩鳅、平鳍鳅、小吻鱼、长鳍鳍鲇、胡子鲇、鳗鲡、黄鳝、斗鱼、攀鲈等。主要养殖鱼类为青、草、鲢、鳙、鲮、团投鲂、胡子鲇、罗非鱼等南方品种。
江河平原区：其中包括长江中下游、黄河下游及辽河下游。这里除了江河流域，有众多的湖泊，是我国淡水鱼类的主产区，天然水产鱼类众多而盛名，有青、草、鲢、鳙、鲤、鲫、鲇、鳊、、团头鲂、乌鲡、鳗鲡等。太湖的银鱼、长江的的鲟鱼、鲋鱼、鲚鱼产量很
大。养殖的鱼种有青、草、鲢、鳙、鲤、鲫、团头鲂、罗非鱼以及一些鲤鱼的杂交品种。
北部区：这里主产冷水鱼类，天然水体盛产鲟鱼属、狗鱼属、哲罗鲑属等鱼类，如大马哈鱼、狗鱼、香鱼、雪鱼、拟赤捎鱼、八目鳗等是这里的特有而具代表性的鱼类。人工养殖除青、草、鲢、鳙、鲤、鲫和团头鲂，还饲养红鳟鱼。
西北高原区：包括新疆、西藏北部、内蒙、青海、甘肃、陕西、山西等地。这是典型的大陆性气候。天然水体盛产中华弓鱼、黄爪鱼、裸鲤等，其他还有条鳅、江鳅等鱼类。主要养殖仍与各地相同。
努澜区：其中包括西藏南部、四川、云南西部。怒江、澜沧江、金沙江、雅鲁藏布江都流经这里，使东南区和西北高原区的鱼类，通过江流共存于此，如鲮鱼，中华鲅鱼、东坡鱼、平鳍鳅、沙鳅、条鳅、须瞅、鲈鱼、黄缮、乌鳢、中华弓鱼等形成东南区、西北区鱼类群系混合的特点。主要养殖仍是青、草、鲢、鳙、鲤、鲫、团头鲂以及近年大量繁殖的鲤鱼杂交品种等。

② 光遗传学，让你的身体随光起舞

一个激光控制的大脑或一颗随着迪斯科灯光节奏跳动的心脏，听起来更像是一些科幻小说所描绘的生动画面。但其实科学家们正致力于对这类技术的研究，这些研究成果可能能使我们做到这些，此后这类技术就可以被应用到对无药物治疗方法的开发当中了。

这就是正在发展的光遗传学，在这门学科当中，蛋白质会响应于光脉冲照射，改变它们自身的形状，从而能够被用来控制活体动物体内细胞的电活动。

光遗传学是现在研究得比较广泛和深入的一门学科，它的研究基础是在一些微生物中发现的光感受蛋白，在受到特定颜色的光脉冲照射后，该类蛋白的结构会发生变化，从而能够改变细胞的电活动。通过在实验动物中表达改造过的此类蛋白，科学家们已经得到了能够随光照舞蹈的苍蝇和转圈的鱼，接下来最值得期待的就是这项研究能否发展成为无药物治疗方法了。

对光遗传学工具的研究已经开展得比较广泛和深入了。视紫红质通道蛋白（Channelrhodopsins）是一种在海藻内发现的光感受器，它能够对蓝光产生反应，通过让正电荷进入细胞内使细胞产生兴奋。盐细菌视紫红质（Halorhodopsins）是从极端微生物（在极端条件下生存的细菌，在这里的极端条件特指盐碱地）中分离出来的，它在响应黄光光照后让负电荷进入细胞，使兴奋细胞的兴奋性降低。古细菌视紫红质（Archeorhodopsins）是从另一种极端微生物中提取出来的，也使用类似的机制来使细胞兴奋性降低，而它是通过响应黄光光照来将正电荷泵出细胞外的。

通过对人类神经递质受体和这些细菌光感受器结构域的拆分和重组，我们也可以在实验室里创造出更复杂的“机器”，如“光控开关”（Hylighter），它会在受到一种颜色光照的时候抑制神经元的活动，直到它被第二种颜色的光照射之后才会停止。

我在哪儿？（图片来源：Mouse by Shutterstock.）

在诺贝尔奖得主利根川进（Susumu Tonegawa）的实验室里，他们发现，在患了阿尔茨海默症的老鼠中，本来记不起来的事情，可以通过用光遗传学刺激大脑的记忆形成中心而被回想起来。通过用光脉冲照射表达视紫红质通道蛋白的细胞，可以使其兴奋性升高，从而起到帮助这些神经元“提高功率”作用，使其保持活跃连接，进而帮助被试对象找回对过去事件的记忆。

这一令人吃惊的结果表明，老年痴呆症患者很可能一直能够形成新的记忆，而我们只需要帮他们保持记忆细胞所形成的弱连接。虽然这不能够阻止阿尔茨海默症患者对已有记忆的遗忘，但可能能延长他们对记忆的保留时间。

实际应用

利根川进的研究内容是，在给小鼠一个短时间电击的同时也给了它们一定的声音刺激，在这之后看看小鼠是如何回想起它们听到的声音的，而这个声音对于阿尔茨海默症的老鼠来说一般是不记得的。在激活大脑中建立这些记忆的区域内的细胞（通过刺激细胞上视紫红质通道蛋白的电活动）后，这些区域内的神经元会被辅助形成适当的连接，从而维持了这种记忆。利根川进的工作主要集中在科学家们了解得比较清楚的系统——当不愉快的事情发生时我们作出反抗或逃跑行为的反射系统。

但我们还不了解大脑中更细节的神经通路，而这可能是阿尔茨海默症患者和他们的家属更感兴趣的：大脑每天控制我们执行一些细小任务的机制是怎样的，对我们所爱的人的面孔或我们车钥匙位置的记忆是如何形成的。光遗传学和我们对这些稍纵即逝的记忆储存在哪里的认识是一样重要的。
而这些干预也不是急救医学的内容。例如，为了帮助一颗受伤的心脏或健忘的大脑，我们需要知道，病人的细胞是否足够健康并仍然能起作用，还是它们已经受到过大的损伤，以至于我们无法再对其细胞间的连接进行适当整合，在这种情况下再刺激它们也是毫无用处的。

在这种情况下，我们可以考虑在实验室里把细胞（如患者自身的干细胞）转变成心肌细胞或神经元。（这在一些实验室里已经能够办得到）。如果可以使这些“替身”细胞表达视紫红质通道蛋白，它们就可以被注射到病人的受损组织中，（在有光控制的情况下）替代原始受损组织行使功能。
然而，这带来了一系列与组织替代疗法相关的困难，就比如干细胞疗法当中的困难：如何将干细胞整合到现有的组织中，如何阻止它们在并不需要的地方整合，以及在大脑中，如何将它们整合到正确的网络当中。

因为即使可兴奋细胞状况良好到仍能进行电信号传导，而且在我们只需要使用光遗传学把细胞电信号放大的情况下，我们仍然需要把与光遗传相关的编码基因放入到正确的细胞中。我们还需要找到一种方法来照亮细胞（或许我们将不得不戴上光纤起搏器）并且针对每一位患者来微调我们的光刺激强度。

对于慢性疾病，这些努力都是值得的，但是在此过程中时间和专业知识的投入将是相当大的，而且即使随着技术的进步也不太可能有跨越式的进展。很显然，我们还有很长的路要走，不过我们还是可能让我们的大脑随着光照翩翩起舞的。

注：所有文章均由中国数字科技馆合作单位或个人授权发布，转载请注明出处。

③ 模式生物的举例

有谁会想到，一种红眼、双翅、羽状触角芒、身体分节、黄褐色的小昆虫，在近百年间竟然能够“培养”出好几位获得诺贝尔奖的大科学家。它就是果蝇。果蝇英文俗名fruitfly或vinegarfly，果蝇广泛地存在于全球温带及热带气候区，而且由于其主食为腐烂的水果，因此在人类的栖息地内如果园，菜市场等地区内皆可见其踪迹。除了南北极外，至少有1000个以上的果蝇物种被发现，大部分的物种以腐烂的水果或植物体为食，少部分则只取用真菌，树液或花粉为其食物。
在不供给食物的情况下，果蝇可存活50小时左右，在不供给水的情况下，果蝇无法活过一天。蛹期果蝇在其正常5天生活周期下可取食其体重3~5倍之食物，雌果蝇在产卵期每日可取用与其体重等重之食物。果蝇成虫的食物内需有醣类，而蛹期果蝇则可只依赖酵母即可生育。
以果蝇作为遗传学研究的材料，利用突变株研究基因和性状之间的关系已近一百年，至今，各种研究遗传学的工具已达完善的地步，果蝇提供我们对今日的遗传学的知识有其不可磨灭的贡献；从1980年初，Drs.C.Nesslein-Volhard和E.Weichaus以果蝇作为发育生物学的模式动物，利用其完备的遗传研究工具来探讨基因是如何调控动物体胚胎的发育，也带动了其它模式生物（线虫、斑马鱼、小鼠和拟南芥等）的研究，且成果非常多。
黑腹果蝇(Drosophila melanogaster)是双翅目昆虫，生活史短，易饲养，繁殖快，染色体少，突变型多，个体小，是一种很好的遗传学实验材料，是一种模式生物。基因组全长kb，大约编码13600个基因。
黑腹果蝇是一种原产于热带或亚热带的蝇种。它和人类一样分布于全世界，并且在人类的居室内过冬。雌性体长2.5毫米,雄性较之还要小。雄性有深色后肢，可以此来与雌性作区别。
雌蝇可以一次产下400个0.5毫米大小的卵，它们有绒毛膜和一层卵黄膜包被。其发育速度受环境温度影响。在25℃环境下，22小时后幼虫就会破壳而出,并且立刻觅食。因为母体会将它们放在腐烂的水果上或其他发酵的有机物上，所以它们的首要食物来源是使水果腐烂的微生物，如酵母和细菌，其次是含糖的水果。幼虫24小时后就会第一次蜕皮，并且不断生长，以到达第二幼体发育期。经过三个幼虫发育阶段和四天的蛹期，在25℃下过一天，就会发育为成虫。
在20世纪生命科学发展的历史长河中，果蝇扮演了十分重要的角色，是十分活跃的模型生物。遗传学的研究、发育的基因调控的研究、各类神经疾病的研究、帕金森氏病、老年痴呆症、药物成瘾和酒精中毒、衰老与长寿、学习记忆与某些认知行为的研究等都有果蝇的“身影”。
果蝇以发酵烂水果上的酵母为食，广泛分布于世界各温带地区。果蝇具有生活周期短、容易饲养、繁殖力强、染色体数目少而易于观察等特点，因而是遗传学研究的最佳材料。早在1908年由天才的遗传学家摩尔根把它带上了遗传学研究的历史舞台，约在此后30年的时间中，果蝇成为经典遗传学的“主角”。
科学家不仅用果蝇证实了孟德尔定律，而且发现了果蝇白眼突变的性连锁遗传，提出了基因在染色体上直线排列以及连锁交换定律。摩尔根1933年因此被授予诺贝尔奖。1946年，摩尔根的学生，被誉为“果蝇的突变大师”的米勒，证明X射线能使果蝇的突变率提高150倍，因而成为诺贝尔奖获得者。
在近代发育生物学研究领域中，果蝇的发生遗传学独领风骚。1995年，诺贝尔奖再次授予三位在果蝇研究中辛勤耕耘的科学家。果蝇为进一步阐明基因－神经（脑）－行为之间关系的研究提供了理想的动物模型。
专家认为，近一个世纪以来，果蝇遗传学在各个层次的研究中积累了十分丰富的资料。人们对它的遗传背景有着比其他生物更全面更深入的了解。作为经典的模式生物，果蝇在21世纪的遗传学研究中将发挥更加巨大而不可替代的作用。 大肠埃希氏菌(E.coli)通常称为大肠杆菌，是人类和大多数温血动物肠道中的正常茵群。但也有某些血清型的大肠杆菌可引起不同症状的腹泻，根据不同的生物学特性将致病性大肠杆菌分为5类：致病性大肠杆菌(EPEC)、肠产毒性大肠杆菌(ETEC)、肠侵袭性大肠杆菌(EIEC)、肠出血性大肠杆菌(E．IIEC)、肠黏附性大肠杆菌(EAEC)。
大肠杆菌电子显微镜下图像
大肠杆菌0157：H7血清型属肠出血性大肠杆菌，自1982年在美国首先发现以来，包括我国等许多国家都有报道，且日见增加。日本自80年代以来因食物污染该菌导致的数起大暴发，格外引人注目。在美国和加拿大通常分离的肠道致病菌中，截止2013年它已排在第二和第三位。大肠杆菌0157：H7引起肠出血性腹泻，约2%～7%的病人会发展成溶血性尿毒综合症，儿童与老人最容易出现后一种情况。致病性大肠杆菌通过污染饮水、食品、娱乐水体引起疾病暴发流行，病情严重者，可危急生命。
大肠杆菌（Escherichiacoli，E.coli）革兰氏阴性短杆菌，大小0.5×1～3微米。周身鞭毛，能运动，无芽孢。能发酵多种糖类产酸、产气，是人和动物肠道中的正常栖居菌，婴儿出生后即随哺乳进入肠道，与人终身相伴，其代谢活动能抑制肠道内分解蛋白质的微生物生长，减少蛋白质分解产物对人体的危害，还能合成维生素B和K，以及有杀菌作用的大肠杆菌素。正常栖居条件下不致病。但若进入胆囊、膀胱等处可引起炎症。在肠道中大量繁殖，几占粪便干重的1/3。兼性厌氧菌。在环境卫生不良的情况下，常随粪便散布在周围环境中。若在水和食品中检出此菌，可认为是被粪便污染的指标，从而可能有肠道病原菌的存在。因此，大肠菌群数（或大肠菌值）常作为饮水和食物（或药物）的卫生学标准。大肠杆菌的抗原成分复杂，可分为菌体抗原（O）、鞭毛抗原（H）和表面抗原（K），后者有抗机体吞噬和抗补体的能力。根据菌体抗原的不同，可将大肠杆菌分为150多型，其中有16个血清型为致病性大肠杆菌，常引起流行性婴儿腹泄和成人肋膜炎。大肠杆菌是研究微生物遗传的重要材料，如局限性转导就是1954年在大肠杆菌K12菌株中发现的。莱德伯格（Lederberg）采用两株大肠杆菌的营养缺陷型进行实验，奠定了研究细菌接合方法学上的基础，以及基因工程的研究。
大肠杆菌是人和许多动物肠道中最主要且数量最多的一种细菌，主要寄生在大肠内。它侵入人体一些部位时，可引起感染，如腹膜炎、胆囊炎、膀胱炎及腹泻等。人在感染大肠杆菌后的症状为胃痛、呕吐、腹泻和发热。感染可能是致命性的，尤其是对孩子及老人。
大肠细菌（E.coli）为埃希氏菌属(Escherichia)代表菌。一般多不致病，为人和动物肠道中的常居菌，在一定条件下可引起肠道外感染。某些血清型菌株的致病性强，引起腹泻，统称病致病大肠杆菌。
该菌对热的抵抗力较其他肠道杆菌强，55℃经60分钟或60℃加热15分钟仍有部分细菌存活。在自然界的水中可存活数周至数月，在温度较低的粪便中存活更久。胆盐、煌绿等对大肠杆菌有抑制作用。对磺胺类、链霉素、氯霉素等敏感，但易耐药，是由带有R因子的质粒转移而获得的。 斑马鱼属鲤科短担尼鱼属，原产于南亚，是一种常见的热带鱼。斑马鱼体型纤细，成体长3-4cm，对水质要求不高。孵出后约3个月达到性成熟，成熟鱼每隔几天可产卵一次。卵子体外受精，体外发育，胚胎发育同步且速度快，胚体透明。发育温度要求在25-31℃之间。斑马鱼由于个体小，养殖花费少，能大规模繁育，且具许多优点，吸引了众多研究者的注意。经过30多年的研究应用和系统发展，已有约20个斑马鱼品系，斑马鱼基因数据库里有相关的资料可供查询和下载，方便了研究。斑马鱼的细胞标记技术、组织移植技术、突变技术、单倍体育种技术、转基因技术、基因活性抑制技术等已经成熟，且有数以千计的斑马鱼胚胎突变体，是研究胚胎发育分子机制的优良资源，有的还可做为人类疾病模型。斑马鱼已经成为最受重视的脊椎动物发育生物学模式之一，在其它学科上的利用也显示很大的潜力. 斑马鱼（Daniorerio,俗称zebrafish）具有繁殖能力强、体外受精和发育、胚胎透明、性成熟周期短、个体小易养殖等诸多特点，特别是可以进行大规模的正向基因饱和突变与筛选。这些特点使其成为功能基因组时代生命科学研究中重要的模式脊椎动物之一。在国际上，斑马鱼模式生物的使用正逐渐拓展和深入到生命体的多种系统（例如，神经系统、免疫系统、心血管系统、生殖系统等）的发育、功能和疾病（例如，神经退行性疾病、遗传性心血管疾病、糖尿病等）的研究中，并已应用于小分子化合物的大规模新药筛选。我国开展斑马鱼相关的研究无论在规模还是在重视程度上都远远落后于国际形势发展的需要。推动和发展斑马鱼模式生物在我国生命科学研究中的广泛使用是本中心的宗旨。在国家科技部重大科学研究计划的支持下，我们汇集优势，整合我国现有的斑马鱼主要研究力量，在未来几年内逐步建立全国共享的斑马鱼模式动物研究技术和资源库，向国内同行提供斑马鱼资源、信息和技术支撑。本着提高服务效率和质量为原则，我们在上海和北京分别建立国家斑马鱼模式动物南方中心和北方中心。南方中心依托于中国科学院上海生命科学研究院，北方中心依托于北京大学和清华大学。两个中心本着优势互补的原则，共同开发研究技术和资源，以辐射状向国内研究人员提供服务，积极推进我国斑马鱼相关科学研究。
斑马鱼的发育谱系
主要技术和资源服务内容：
1)斑马鱼基因表达分析服务：包括抽提斑马鱼基因组DNA和总RNA，核酸原位杂交探针制备和纯化，全胚胎原位杂交技术，显微注射技术，基因过表达（over-expression）和基因下调（morpholinoknockdown）技术；
2)斑马鱼转基因技术服务：包括各类斑马鱼非特异性和组织特异性启动子的克隆，基因组BAC文库筛选与修饰，基于Tol2转座子的转基因质粒的构建，以及子一代转基因系的筛选和保存；
3)斑马鱼基因功能活体检测服务：包括清醒斑马鱼在体共聚焦/双光子显微镜成像技术和在体电生理记录技术；
4)动物行为范式分析服务：包括感觉相关的应激行为、视觉运动行为、学习记忆行为和药物成瘾行为等；
5)斑马鱼基因突变技术服务：包括插入诱变和ENU化学诱变技术；
6)斑马鱼转基因资源库和突变体资源库服务：包括研制、收集和分发各种斑马鱼转基因品系和突变体；
7)信息服务：包括建立斑马鱼资源信息网络数据库和提供斑马鱼基因组生物信息学分析服务。
转基因斑马鱼的制备主要采用两种方法：通过Tol2转座子构建组织特异性表达报告基因的方法；利用特定基因的启动子/增强子驱动报告基因在特定细胞组织中表达的方法。
首先构建以Tol2转座子为基础的enhancertrap载体，报告基因选用GFP或RFP，最小启动子来自斑马鱼gata2基因；将上述载体与体外转录得到的Tol2转座酶的mRNA共同注射到斑马鱼的单细胞受精卵中，受精卵长大后成为founder；Founder外交（out-cross）得到F1代胚胎，从中挑选出对于报告基因具有组织特异性表达模式的胚胎，拍照记录后分类培养；F1长大后通过linker-mediatedPCR的方法鉴定对应于GFP（或RFP）表达图式的Tol2插入位点，并通过与已知基因组数据比较,对插入位点进行定位与分析；通过外交纯化得到转基因鱼，直至得到只含有单个插入品系的转基因鱼。通过克隆特定基因的启动子/增强子或BAC修饰法构建在特定组织器官或特定胚胎发育阶段表达报告基因的转基因品系。BAC方法如下：在斑马鱼基因组计划网站上通过BLAST将感兴趣的基因定位到已知的contig上，并通过contig信息寻找包含所选基因的BACID号；通过同源重组的方法对上述BAC克隆进行修饰，将报告基因引入原有的BAC克隆；将修饰过的BAC克隆通过显微注射的方法引入斑马鱼受精卵，连续观察并挑选具有特异表达模式的转基因鱼；将上述成鱼外交得到F1代，在F1代中筛选具有特异表达模式的成鱼，即得到所需的转基因品系。 在分类学上，小鼠属于哺乳纲（Mammalia）、啮齿目（Rodentia）、鼠科（Muridae）、小鼠属（Mus）动物。小鼠是由小家鼠演变而来。它广泛分布于世界各地，经长期人工饲养选择培育，已育成1000多近交系和独立的远交群。早在17世纪就有人用小鼠做实验，现已成为使用量最大、研究最详尽的哺乳类实验动物。
1．小鼠属于脊椎动物门，哺乳纲小鼠啮齿目，鼠科，小鼠属动物。
小鼠（清洁级）
2．成熟早，繁殖力强。小鼠6～7周龄时性成熟，雌性35～50日龄，雄性45～60日龄；体成熟雌性为65～75日龄，雄性为70～80日龄；性周期为4～5天，妊娠期为19～21天；哺乳期为20～22天；特别有产后发情（PostPartumOestrus）便于繁殖的特点，一次排卵10～23个（视品种而定），每胎产仔数为8～15头，一年产仔胎数6～10胎，属全年、多发情性动物，繁殖率很高，生育期为一年。
3．体形小，易于饲养管理。小鼠是啮齿目实验动物中较小型的动物，一只小鼠出生时1.5克左右，哺乳一月后可达12～15克，哺乳、饲养1.5～2月即可达20克以上，可供实验需要，在短时间内可提供大量的实验动物。饲料消耗量少，一只成年小鼠的食料量为4～8克/天，饮水量4～7毫升/天，排粪量1.4～2.8克/天，排尿量1～3毫升/天，需要的饲养条件也较简单，因个体小，可节省饲养场地。
4．性情温顺，胆小怕惊。小鼠经长期的培育，在用于实验研究时，性情温顺，易于抓捕，不会主动咬人，但在雌鼠哺乳期间或雄鼠打架时“捉弄”则会咬人，一般很少相互斗架，操作起来很方便，是理想的实验动物。小鼠在罐、盒内饲养时，是很温顺的，但让其到罐外，很快就恢复到处乱窜的野性。雌鼠吃食仔鼠与其胆小怕惊有关。
5．对外来刺激极为敏感。对于多种毒素和病原体具有易感性，反应极为灵敏，如百万分之一的破伤风毒素能使小鼠死亡，这是其他实验动物所不能比拟的。对致癌物质也很敏感，自发性肿瘤多。
6．便于提供同胎和不同品系动物。可根据实验要求选择不同品系或同胎小鼠做实验，也可选择同一品种（或品系）、同年龄、同体重、同性别的小鼠做实验，由于动物遗传均一，个体差异小，实验结果精确可靠。
7．喜居于光线暗的安静环境，习于昼状夜动，喜欢啃咬。小鼠白天活动较少，夜间却十分活跃，互相追逐配种，忙于觅食饮水，为此夜间应备有饲料和饮水。
8．体小娇嫩，不耐饥饿，不耐冷热，对环境的适应性差。对疾病的抵抗力也差，因而遇到传染病时往往会发生成群死亡。如果饲料中断和饮水中断会发生休克，恢复后对体质会带来严重损害。特别怕热，一出汗就易得病死亡，如果饲料温度32℃时，常会造成小鼠死亡。
9．成雌鼠在动情周期不同级段，阴道粘膜可发生典型变化，根据阴道涂片的细胞学改变，可以推断卵巢功能的周期性变化。成年雌鼠交配后10～12小时阴道口有白色的阴道栓，这是受孕的标志，小鼠较为明显、大鼠和豚鼠不明显。小鼠的动情期往往开始于晚间，最普遍的是在晚10点到晨1点，偶尔在早晨1～7点，很少在白天，大鼠也类似，但较小鼠稍早，一般在下午4～10点。
10．小鼠面部尖突，嘴脸前部有长长的触须，耳耸立呈半圆形，眼大鲜红，生有较长的尾，尾部有模列并覆有环状角质的小表皮鳞，其数量小于200片。
11．小鼠发育成熟时体长小于15.5cm，体重雌性为18～40克，雄性为20～49克，双子宫型，胸部有3对乳头，鼠蹊部有2对乳头，有胆囊，胃容量小，肠内能合成维生素C，小鼠的染色体为20对，寿命2～3年。
12．小鼠的体温38（37～39）℃，呼吸频率163（84～230）次/分，心跳频率625（470～780）次/分，耗氧量1530mm2/g活体重，通气量24（11～36）ml/分，潮气量0.15(0.09～0.23)ml，收缩压113（95～125）mmHg、舒张压81（67～90）mmHg，红细胞总数9.3（7.7～12.5）百万/mm3，血红蛋白14.8(10～19)g/100ml，白细胞总数8.0(6～12)千/mm3，总蛋白4.8(4.2～5.5)g%。
13．小鼠有多种手色，不能都叫小白鼠，一般通称为小鼠。小鼠手色有白色（albino），鼠灰色（ayouti）、黑色（black）、棕色（brown）、黄色（yellow）、巧克力色（chocolate）、肉桂色（cinnamon）、淡色（dilution）、白斑（piebeld）等。 英语名称：yeast
酵母菌是一些单细胞真菌，并非系统演化分类的单元。截止2012年为止已知有1000多种酵母，根据酵母菌产生孢子(子囊孢子和担孢子)的能力，可将酵母分成三类：形成孢子的株系属于子囊菌和担子菌。不形成孢子但主要通过芽殖来繁殖的称为不完全真菌，或者叫“假酵母”。截止2012年为止已知大部分酵母被分类到子囊菌门。酵母菌主要的生长环境是潮湿或液态环境，有些酵母菌也会生存在生物体内。
酿酒酵母的扫描电镜照片
酵母营专性或兼性好氧生活，如今未知专性厌氧的酵母。在缺乏氧气时，发酵型的酵母通过将糖类转化成为二氧化碳和乙醇来获取能量。
C6H12O6(葡萄糖)→2C2H5OH(酒精)+2CO2↑
在酿酒过程中，乙醇被保留下来；在烤面包或蒸馒头的过程中，二氧化碳将面团发起，而酒精则挥发。
多数酵母可以分离于富含糖类的环境中，比如一些水果（葡萄、苹果、桃等）或者植物分泌物（如仙人掌的汁）。一些酵母在昆虫体内生活。酵母菌是单细胞真核微生物。酵母菌细胞的形态通常有球形、卵圆形、腊肠形、椭圆形、柠檬形或藕节形等。比细菌的单细胞个体要大得多，一般为1~5微米′5~30微米。酵母菌无鞭毛，不能游动。酵母菌具有典型的真核细胞结构,有细胞壁、细胞膜、细胞核、细胞质、液泡、线粒体等，有的还具有微体。酵母菌的细胞形态酵母菌的细胞形态酵母菌细胞结构的显微照片酵母菌的菌落。
大多数酵母菌的菌落特征与细菌相似，但比细菌菌落大而厚，菌落表面光滑、湿润、粘稠，容易挑起，菌落质地均匀，正反面和边缘、中央部位的颜色都很均一，菌落多为乳白色，少数为红色，个别为黑色。啤酒酵母的菌落红酵母的菌落各种酵母菌的菌落。 拉丁名（Arabidopsisthaliana）十字花科。二年生草本，高7～40厘米。基生叶有柄呈莲座状，叶片倒卵形或匙形；茎生叶无柄，披针形或线形。总状花序顶生，花瓣4片，白色，匙形。长角果线形，长1～1.5厘米。花期3～5月。我国内蒙、新疆、陕西、甘肃、西藏、山东、江苏、安徽、湖北、四川、云南等省区均有发现。拟南芥的优点是植株小（1个茶杯可种植好几棵）、每代时间短（从发芽到开花不超过6周）、结子多（每棵植物可产很多粒种子）、生活力强（用普通培养基就可作人工培养）。
拟南芥反向演化

④ 大脑如何控制肌肉兴奋

大脑对着控制肌肉的兴奋，还是起到主观作用的。所以应该坚持大脑的锻炼据国外媒体报道，日前剑桥大学的研究人员在带有脊髓和肌肉的培养皿中培育出一个微型大脑，并能够自发生长出神经元连接刺激周围的肌肉组织进行收缩，这一进展有望加快对运动神经元疾病等病症的研究。

研究人员发现，所培育出的扁豆大小人类脑细胞灰质组织可以自发地用类似卷须的物质与取自老鼠的脊髓和肌肉组织相连。这些肌肉组织在所谓“迷你”大脑器官控制下明显能够进行收缩运动。

这项研究是一系列复杂人脑模拟实验中的最新进展，而此次的模拟对象接近中枢神经系统。

马德琳·兰卡斯特（Madeline Lancaster）是剑桥大学医学研究委员会分子生物学实验室的负责人，她说:“我们喜欢把它们想象成移动中的‘迷你’大脑。”

科学家们用一种新的方法从人类干细胞中培育出微型大脑，这使得实验中培育出的大脑器官比之前达到了更复杂的发展阶段。最新观察显示，在神经元种类和组织结构方面，这种实验室培育的组织与怀孕12-16周的人类胎儿大脑有相似之处。

然而，科学家们说这个组织仍然太小太原始，不会有任何接近思想、感觉或意识的迹象。

兰卡斯特说:“每次我们再向前迈进一步，进行这样的讨论仍然是一个好的想法。“但我们普遍认为，我们离这个目标还很远。”

一个发育完全的人类大脑有800倒900亿个神经元，而实验室中培育的这个器官有两百万个神经元，就灰质的体积而言，其介于蟑螂和斑马鱼的大脑之间。

在此之前，由于培育的组织中心缺乏营养物质供应，科学家们所能培育的神经组织复杂程度受到了限制。一旦它长到一定程度后，组织中间的神经元就无法获得营养，从而开始死亡，整个组织就会停止发育。

在最新的研究中，科学家们改进了方法，在培育出神经组织后，使用一个微小的振动刀片把其切成半毫米厚的薄片，然后将薄片放置在薄膜上，漂浮在富含营养的液体上。这意味着整个切片都能获得营养和氧气。在培育一年之后，其继续发育并形成了新的连接。

除了类似大脑的器官外，科学家们还从老鼠胚胎中提取了一根1毫米长的脊髓以及周围的背部肌肉。神经元细胞开始自动发育出神经元连接与脊髓相连，并开始发出电脉冲导致肌肉抽搐。

研究人员的目标是利用这种系统来研究人类大脑和神经系统是如何发育的，以及出现运动神经元疾病、癫痫和精神分裂症的根本原因。

兰卡斯特说:“显然，我们不仅仅是为了好玩而研究。“我们想用这个组织来模拟疾病，并了解这些神经网络是如何建立起来的。”

⑤ 转基因动物的研究现状和应用前景（希望有独到的见解）

转基因技术已有20多年的研究历史，作为一项生物高新技术，涉及到农牧业、生物医学、药物产业和环境保护等诸多领域，显示了广阔的应用前景与重大的应用价值。转基因动物(Transgenic animal)研究是人类按照自己的意愿有目的、有计划、有根据、有预见地改变动物的遗传组成，是基于现代分子生物学、动物胚胎学和配子生物工程技术的一项综合技术。通过这种遗传修饰获得的转基因动物包括两类：一是生殖系(科系)DNA发生改变可遗传至后代的动物．二是体细胞发生了改变但不遗传至后代的动物。 1转基因动物的研究现状 自1982年美国科学家Palmiter等将大鼠生长激素(GH)基因导入小鼠受精卵中获得转基因“超级鼠”以来．转基因动物已经成为当今生命科学中发展最快，最热门的领域之一。1985年，美国人用转移GH基因、GRF基因和IGFl基因的方法，生产出转基因兔、转基因羊和转基因猪：同年，德国Berm转人人的GH基因生产出转基因兔和转基因猪；1987年，美国的Gordon等人首次报道在小鼠的乳腺组织中表达了人的tPA基因；1991年．英国人在绵羊乳腺中表达了人的抗胰蛋白酶基因。随后．世界各国先后开展此项技术的研究，并相继在兔、羊、猪、牛、鸡、鱼等动物上获得成功。我国在转基因动物研究方面也取得了较大的进展．1985年首次成功获得转基因鱼．1990年成功研制出转基因猪，1991年获得快速生长的转基因羊。目前大部分转基因家畜均已在我国研制成功。与此同时，转基因动物产业的发展也异常迅猛。据统计．全球现有以转基因技术为核心的公司超过40家．已成为21世纪生物技术领域的支柱产业。1998年全球动物生物技术产品销售额估计为6．2亿美元。预计到2010年仅在农业领域销售额将达到110亿美元，其中75亿美元来自转基因动物品种：而利用转基因动物制作生物反应器生产药物和功能蛋白的销售额预计可达500亿美元。可见，虽然部分转基因动物还处于研究与开发生产阶段，但该项技术给我们生产和生活所带来的益处已引起国际学术界和产业界的高度关注。2转基因动物的应用尽管对转基因动物的实际应用还有许多关键性的技术问题需要解决，但转基因动物在生物基础研究、医学、农业、环境保护等领域已显示了广阔的应用前景。随着基因工程的不断发展，转基因动物技术将不断得到完善．可以广泛运用到未来的生产和生活中。2．1转基因动物在医药领域的应用 转基因动物在医药领域的应用目前主要有2个方面：建立人类疾病的动物模型和器官移植的动物供体。 通过精确地激活或增强某些基因的表达制作各种人类遗传疾病的动物模型，其研究结果具有较高的真实性，可用于诊断、治疗和新药筛选。同时利用转基因动物可建立敏感动物品系及与人类相同疾病的动物模型，可用于药物筛选。其具有准确、经济、方便、迅速等优点，已成为人们快速筛选新药的手段。如癌症，镰刀状细胞贫血、地中海贫血、肝炎、免疫缺陷、透纳氏症和老年痴呆等疾病均已建立相应的动物模型．这些模型的建立能帮助人们认识其发病机制和发展过程，为治疗提供试验依据。 转基因动物可以用于人体器官移植。目前最理想的供体来自转基因猪。中国科学院遗传发育所等单位合作研究了转有人类DAF和CD59基因的转基因猪。并在灵长类动物上进行异种脏器移植试验获得成功。转基因动物还可用于进行异种细胞核移植、生物反应产生药物和营养保健品等。特异种细胞尤其是猪细胞，移植到合适的位点，将使人类实现细胞治疗成为可能。另外．据美国商业研究所报道．运用转基因动物作为生物反应器生产营养医用蛋白具有巨大的经济价值和市场潜力，也成为近年来生物技术开发的热点。我国先后获得了能够在乳腺中表达多种药用蛋白或营养保健蛋白的转基因牛、绵羊和山羊，总体技术能力基本达到发达国家的先进水平。2．2转基因动物在农业领域的应用转基因动物在农业领域的应用主要表现在提高动物生长率方面。1985年中国科学院水生生物所的朱作言等首次用人类生长素(hGH)构建了转基因鱼。F1代转基因鱼类的生长速度为转基因鱼的2倍。1990年中国农业大学培育的转基因猪，生长速度超出对照组40％。1998年美国培育出IGFl转基因猪群，其脂肪减少10％，瘦肉率增加6％～8％。转基因技术不仅可以培育出体积大、生长快的动物，还可以培育出微型动物。2000年，Uchidal等研制出微型猪。生长快、易处理、饲料成本低，使其更加适用于药物筛选和疾病研究。此外，转基因动物在提高动物产毛性能、提高动物不饱和脂肪酸含量、提高动物抗寒抗病能力、改变牛奶成分等方面均有重要意义。2．3转基因动物在环保领域的应用在环保方面．转基因动物可用于检测并清除环境中的有毒物质。2000年，Manuma等把埃希氏菌属的 rpsL基因转入斑马鱼中用以检测水生环境中的有害物质。这种以转基因动物作为环境检测器的方法快捷敏感，比常规环境检测具有明显的优越性。加拿大安大略省的科学家培育出一种转老鼠基因的“环保猪”，该猪粪便的含磷量减少75％，对环保大有裨益。2004年中国农业大学的科学家利用猪源唾液腺基因起动区．成功建立了模型动物，对磷污染的清除效果达到国际领先水平。2．4转基因动物在生物材料上的应用 用动物乳腺生产工业蛋白质．如蛛丝蛋白是转基因动物应用的一个新领域。蜘蛛丝是目前最为坚韧且有弹性的天然动物纤维之一．不仅具有优异的机械特性，还具有耐腐蚀、耐低温、抗酶解的特性。但是由于蜘蛛不能像家蚕那样大规模群体饲养，因此从蜘蛛中获得大量蛛丝是行不通的：而通过化学合成的方法也无法获得分子量超大的蛛丝蛋白。可见。用动物乳腺来生产蛛丝蛋白成为一种可行的方法。 加拿大魁北克NEXIA生物技术公司的研究人员利用转基因技术，从山羊的乳腺中生产出蛛丝蛋白．并发明了一种提取方法。俄罗斯遗传科研所国家科学中心和应用微生物国家科学中心运用生物技术成功地合成了蛛丝蛋白，该科研项目得到了国际科学技术中心的资助。我国黄全生等也成功地用鸟枪法将蛛丝蛋白基因转入新疆海岛棉中。3存在问题 尽管转基因动物发展迅速，对人们的健康生活起了巨大作用，但是目前仍存在一些问题。首先，转基因技术支撑体系不够完善．主要表现为目前转基因动物的成功率不高，体细胞克隆等技术环节还有待完善。并且有些技术会对动物健康产生危害，这就需要研究者在转基因技术的基础理论研究方面进行更为深入的探索。其次．社会对转基因动物的接受也是值得考虑的一个环节．现在还难以评估和猜测未来消费者的态度。最后，从目前转基因动物技术的研究开发现状来看．利用转基因动物作为生物反应器生产药用及保健蛋白的应用前景被人们普遍看好。然而我国尚未制定对转基因药物的药审规定．这是转基因动物产品能否实现产业化的一个重要限制因素。要解决这个问题需要政府制定相应的政策来推动其发展。这些都是转基因动物发展中的问题。需要进一步探讨。广东农业科学2008年第1期