斑馬魚是很多人的第壹個轉基因寵物
國家斑馬魚資源中心內飼養斑馬魚的藍色水槽。圖片：少俠小黃雞
壹種3~5厘米長的小魚，生活在系統內的每個“房間”裏，這便是中心裏的核心“住戶”——斑馬魚。
生病的它們，是人類的解藥
作為壹種原產印度的小型鯉科魚類，斑馬魚 Danio rerio 的配色相較於同屬的其他魚類，要素雅得多，僅在小小的銀灰色身體上，排列著幾條灰藍色的縱紋。
自帶斑馬條紋的小魚。圖片：goodfreephotos
許多來參觀的遊客都會問這樣壹個問題：這些斑馬魚又不好看又不像能吃的樣子，養這麽多是幹嘛用的呢？
所謂內行看門道，外行看熱鬧。對生命科學相關領域而言，這些其貌不揚的斑馬魚可是至關重要的 模式生物 。
四種生命科學領域的常用模式生物：大腸桿菌、釀酒酵母、黑腹果蠅以及擬南芥。圖片：André Karwath、Jucember / Wikimedia
所謂“模式生物”，是指由科學家們選定供科學研究，以揭示某些具有普遍規律的生命現象的生物，如高中生物課本出現過的孟德爾使用的 豌豆 ，摩爾根觀察的 果蠅 ，以及家喻戶曉的 小白鼠 。它們都是經典的模式生物。
“9331”，學生物的人聽到都要會心壹笑的暗號。照片中使用真的黃圓、綠圓、黃皺、綠皺豌豆，生動地展示了孟德爾發現的基因自由組合定律。圖片：日歷娘
生命科學研究離不開理想的模式生物，但對脊椎動物發育及遺傳的研究，卻在相當長壹段時間裏因為 缺乏理想的模式動物 ，而落後於對無脊椎動物發育的研究。
鼠類雖然帶動了現代高等遺傳學的發展，但其 胚胎深埋於母體子宮中 ，研究者難以在其發育過程進行觀察。而非洲爪蟾雖然是胚胎學的好材料，但因 繁殖太慢 ，而難以成為遺傳學研究的好對象。
經典模式生物非洲爪蟾。圖片：Ben Rschr / Wikimedia
而斑馬魚，則兼具了易獲得、易大量飼養、繁育力高、體外產卵、體外受精、胚體透明易觀察、操作簡單可重復等諸多優良實驗特性，因此成為了生物學家的理想實驗對象。
更重要的是，斑馬魚和人類的基因有著高達 87%的同源性 ——這意味著在斑馬魚身上進行的實驗，其結果 大多數情況下可類比到人身上 。因此，大量的胚胎學、遺傳學、毒理學研究，以及多種人類疾病相關的實驗，選用了斑馬魚作為模式生物。
從胚胎學和遺傳學角度來看，斑馬魚 胚胎透明 ，所以便於觀察各器官和組織的發育過程。而且，它們產出單倍體後代的可能性較大，這些單倍體個體非常適合用來觀察隱性基因控制的性狀，而且也可以快速育成該基因的純合子個體。
透明的斑馬魚胚胎。圖片：Adam Amsterdam? et. al.? / ?PLoS Biology ?(2004)
而從毒理學角度來看，運用斑馬魚檢驗環境中各類化學物質的 致畸效應 ，具有成本低、影響因素少、可重復性好、易操作、靈敏度高，以及可同時觀察多項毒性指標的特點，並且可以進壹步研究汙染物的 致毒機理 。
胎兒酒精綜合征
研究者用不同濃度的乙醇處理斑馬魚胚胎，發現隨著乙醇濃度升高，斑馬魚胚胎的 致畸率和致死率提高 、孵化率降低，胚胎體長變短、心跳減慢。
其中，發育畸形主要表現為尾部打結、眼睛變小、心包水腫、脊柱彎曲——與人類的胎兒酒精綜合征癥狀相似。由此，人們明確了乙醇在人類胚胎發育過程中的毒害效應。
而利用斑馬魚建立 疾病模型 ，研究治愈人類相關疾病的方法，更是近年來全球熱點科研項目。迄今已發現的數千種斑馬魚突變體，可模擬人類貧血、耳聾、視網膜變性、肌無力癥、惡性腫瘤、阿爾茨海默病等多種疾病。
近年來人們甚至發現，斑馬魚還可用於 抑郁癥 和 藥物成癮 的研究中。不僅如此，由於斑馬魚對精神類藥物，如阿片類鎮痛藥物、抗抑郁藥、抗焦慮藥等高度敏感，因此可作為藥物代謝和藥物副作用研究的重要工具。
斑馬魚被用於氯胺酮（俗稱K粉）成癮的相關研究。圖片：The U.S. Food and Drug Administration / flickr
此外，斑馬魚的鰭、鱗和部分心臟、大腦、脊柱都可以再生，所以對人類截肢後的治療也可以說是意義重大。
“獻身”於生命科學領域的實驗魚不止斑馬魚壹種。近年來，青鳉也逐漸成為了生理學研究領域的熱門，甚至在1994年作為脊椎動物代表，被送上太空。而中科院水生所則自主研發了“測毒魚”稀有鮈鯽（不是數量少的意思，是就叫“稀有鮈鯽”），用於毒性試驗和環境監測。圖為稀有鮈鯽。圖片：少俠小黃雞
源自實驗室的轉基因寵物
然而實驗用魚離大家的生活終歸有些遙遠。對大多數人而言，接觸斑馬魚多是在大花鳥市場的水族店中。
由於產量巨大且皮實耐養，斑馬魚幾乎是觀賞魚店的必備商品。在“看臉”的觀賞魚界，斑馬魚同樣表現出了驚人的多樣性：有些斑馬魚 鰭條延長飄逸 ，喚作“長鰭斑馬魚”；有些斑馬魚的花紋變成了 斷續的斑點 ，喚作“豹紋斑馬魚”；而即便是最普通的斑馬魚， 臀鰭的花紋也會有所區別 。
長著斑點的斑馬魚。圖片：Bernat Arlandis / flickr
然而在眾多斑馬魚裏，最突出的卻是要數近些年新出現的“ 五彩斑馬魚 ”了。這些斑馬魚有的呈現出鮮明的紅色，有的呈現出溫暖的黃色，有的甚至能在紫光燈下發出熒熒綠光。
而妳壹定想不到，這些五顏六色的斑馬魚，其實是上文提到的 各類實驗帶來的副產品 。
盡管用於實驗的斑馬魚優點突出，卻還有壹個問題沒能得到解決——魚類胚胎小而透明，發育過程的展示是明晰了，可是細節觀察又成了問題。
為了解決這壹難題，科學家們通過轉基因技術， 將熒光蛋白導入到斑馬魚受精卵內 ，並使其在特定的組織器官中表達，這樣就可以輕松地在熒光顯微鏡下觀察到特定器官的發育與生理變化，甚至可以動態追蹤其胚胎發育全程，以及外源性物質或基因突變對器官發育的影響。
心臟含有綠色熒光蛋白的斑馬魚。圖片：NIGHTSEA / YouTube
熒光轉基因斑馬魚由新加坡國立大學的華裔科學家發明。這種轉基因斑馬魚能發出綠色熒光，主要得益於壹種綠色熒光蛋白（Green Fluorescent Protein，簡稱GFP），這種蛋白分離自維多利亞水母，在自然光照射下就能發出綠色熒光。
照亮生命科學的蛋白
GFP由日本名古屋大學的下村脩 首次分離 ，此後他壹直致力於GFP的相關研究。GFP被分離後，美國哥倫比亞大學馬丁·沙爾菲教授敏銳地覺察了其巨大的應用前景，開創性地 將GFP基因轉到了線蟲體內 ，使其發出了綠色熒光。
與此同時，美籍華裔科學家錢永健則對GFP基因進行了改造，創造出嶄新的 GFP變體 ，使它們能發出更強、更多樣的光，如青綠色、藍色和黃色光等，從而使GFP得到了更加廣泛的應用。
2008年，這三位科學家因為熒光蛋白的研究成果而***同獲得了諾貝爾化學獎。
圖為轉入了綠色熒光蛋白的大腸桿菌。圖片：DanceWithNyanko
最初，轉基因斑馬魚被用來 監測水域環境汙染 。科學家們發現，斑馬魚能對周圍水域的環境變化產生反應，壹旦環境中的汙染物或毒素（如二惡英或聚氯聯苯等）含量升高，這些魚體內就會產生壹些特殊的酶，且酶的含量會隨著毒素增加而增加。
而將轉基因斑馬魚投放到水域後，壹旦受到汙染，斑馬魚體內對環境敏感的酶類的表達量就會隨之增加，相應的， 魚體內發出的綠色熒光強度也會隨之增加 。這樣，通過檢測熒光強度就能知道環境汙染情況。這些熒光斑馬魚也被稱為“生態警報器”。
壹大群熒光斑馬魚。圖片：Ruby Jylin / YouTube
然而，由於檢測勢必要將轉基因魚 投入自然水域 ，而這壹行為可能造成 基因汙染 等壹系列問題。於是熒光魚在生態檢測上的應用前景日趨黯淡。
自2001年起，新加坡國立大學和美國約克城科技公司展開合作，為熒光轉基因斑馬魚開辟壹個新的市場—— 觀賞魚 。經過歷時兩年多的大量環境風險評估，2003年12月9日，美國食品藥品監督管理局認為，作為觀賞魚的轉基因斑馬魚Glofish? 不存在任何環境風險 ，也不會進入人們的食物鏈，因此批準了Glofish?的上市請求。
普渡大學的研究發現，野生型斑馬魚在和紅色轉基因斑馬魚的生殖競爭中處於優勢。盡管野生雌性斑馬魚會更傾向於選擇顏色更艷麗的紅斑馬魚，但野生雄性斑馬魚會對紅斑馬魚進行暴力驅逐，以至於15代後，紅斑馬魚幾乎全部消失。
Glofish?也成為了美國 第壹例獲準上市的轉基因動物 。
GloFish?售賣的各種熒光斑馬魚。圖片：glofish.com
2006年，研究人員又利用來自珊瑚的紅色熒光蛋白基因，開發出了紅色熒光斑馬魚品系（也就是最常見的紅斑馬魚，生態瓶常用“迫害對象”）；同時利用來自水母的壹系列熒光蛋白基因，開發出了橙黃色的熒光斑馬魚品系。2011年，人們又開發出藍色熒光和紫色熒光斑馬魚品系。
除了斑馬魚，人們也在“禍害”其他小魚，例如中國臺灣開發出的熒光青鳉等。源源不斷的各色熒光小魚，成為了我們生活中最容易接觸到的轉基因動物。
從不起眼的淡水小魚，到生命科學領域的明星模式生物，再到身邊最常見的觀賞魚，斑馬魚用它小小的身軀，創造了壹個又壹個屬於它的傳奇故事。