斑马鱼毒性有毒范围(石斑鱼的毒性有多大)
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所谓内行看门道,外行看热闹,对生命科学相关领域而言,这些其貌不扬的斑马鱼可是至关重要的 模式生物 , 四种生命科学领域的常用模式生物:大肠杆菌
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如何鉴定有毒有害物质污染鱼类
自然生态系统被破坏和环境污染程度的加剧,使突发性自然灾害及环境污染事故的逐渐增多。这些灾害及事故产生的污染物一旦进入水体,必将直接威胁到饮用水水源的水质。越来越多的突发性水源污染事件给城市安全供水带来了巨大威胁。饮用水水源一旦受到有毒物质的污染,如果不能及时预警并采取措施其后果将是灾难性的。我国至今还没有一种规范的较为科学、完善的自动连续监测的方法来快速监测、预警有毒物质对水体的污染。有毒物质污染水体后无法快速检测和及时预警,这将给社会稳定带来巨大的隐患。有毒物质的污染靠常规检测根本无法快速检出,即使采用先进、精密的检测仪器,由于毒物的种类繁多且检测方法不同也无法快速检测,更不用说早期预警了。生物预警技术是水源地水质监测的有效措施之一,可通过与现有城市供水水质监测手段的有机结合,共同防范水体突发性污染事故的发生,对进一步做好安全供水工作具有重要的现实意义。1 生物预警技术饮用水水源生物预警技术已在不少城市供水的各个环节中使用。通过建立生物预警观察池,可以通过观察放养生物个体的异常生理或行为参数的变化来警报水质污染事件,使水厂提前掌握原水水质突变状况,及时做好调整工艺参数的应急准备,保证制水工艺的稳定运行。与其它方法相比,此方法具有直观性强、投资小等优点。目前,应用于生物预警技术研究的物种较多,如鱼类、水蚤、双壳类软体动物、虾和细菌等活体生物。鱼类对水质变化的反应比人类要敏感得多,生物预警技术主要利用鱼类在生物预警观察池内活动情况的变化,来判断原水水质有无突变。当水源地发生诸如油类、有毒、有害等化学物质泄露或被人为投毒等突发事故时,都可通过观察放养鱼类活动情况的变化及时发现并进行应急处理。若生物预警观察池内放养的鱼类出现异常活动或短时间内大量死亡,均能够很直观地说明原水水质出现了突变。一旦出现此类情况,就应及时查找原因并在第一时间采取有效措施,以防受污染的水体进入城市供水系统。由于斑马鱼基因与人类基因的相似度达到87%,所以斑马鱼在生物预警技术中得到广泛应用。当对人体有危害的有毒物质进入放养有斑马鱼的水体后,斑马鱼会作出与人类类似的毒性反应。斑马鱼对水质污染与毒性物质的反映相对比较敏感,是检测水质污染程度的优良模式之一,且鱼种本身的活跃性较强,爱结群游泳,几乎终日在水中不停地游动,容易观测其活动的变化情况。斑马鱼宜群养,一个盛3升水的鱼缸即可养殖20~30尾成鱼,因此在有限的空间内可以养殖相当大的群体,可开展对样本需求量较大的研究。2 生物预警技术应用实验从宁波市自来水总公司原水分公司所属各取水口近几年发生的水质污染事件的次数及其影响程度来看,北渡泵站受到生活污水、工业废水排放和农业生产潜在影响的程度远高于其它各点。针对这一现状,我们在北渡泵站建立一套生物预警观察池,以斑马鱼为实验对象,对生物预警技术在原水水质监测中的应用进行了实验。2.1 观察池设置考虑到日常运行、观察和维护工作的方便性,将观察池安装在北渡泵房值班室,并将进水口设置在泵站取水埠口水面以下1.5米处。观察池外形尺寸:1.50米(长)×0.45米(宽)×0.60米(高)。为保证池内水体交换的充分性,用额定流量为3.0吨/小时、额定扬程为24米的潜水泵调节进水流量至1.0吨/小时,水体在池内停留时间为20分钟,并以下进上出、对角溢流的方式保持水深0.50米。考虑到斑马鱼宜群养、个体较小且本课题的实验对样本需求量较大的特点,放养斑马鱼200尾。2.2 实验过程为研究断流状态下,以斑马鱼死亡为终点的预警信息,分别用1%(10000ppm)的敌敌畏、乐果和草甘磷进行了实验。为研究断流状态下,斑马鱼活动行为变化的预警信息,分别用0.6‰(600ppm)、1.2‰(1200ppm)和3.6‰(3600ppm)的乙酰甲胺磷进行了实验。为研究连续流状态下,斑马鱼正趋流性行为变化的预警信息,通过操作进水阀变动流速(用以冲刷进水管管壁污物来改变水质),同时在出水端用搅拌方式加强人为扰动的方法进行了实验。为研究连续流状态下,斑马鱼选择性行为变化的预警信息,分别用正常流速(良好水质)和缓慢变动流速(从进水口至出水口形成一定的污染物浓度梯度)的方法进行了实验。表1为上述四个实验的结果。在实验1和实验2中,采用这四种农药主要是考虑市场上能购买到的农药更接近于实际情况,如类似故意投毒或生产厂家排污以及运输泄漏等,而且这四种农药均宜溶于水,有利于试验。3 实验结果分析实验1的结果表明严重的污染事故,如故意投毒、生产排放和运输泄漏等,会导致鱼类在短期内因氧气缺乏或神经损伤等原因而死亡。死亡现象的发生表明水质已发生急剧恶化,应尽快查明污染源并控制污染扩散。实验2的结果表明污染物乙酰甲胺磷在3600ppm时降低了鱼的活动能力。在排除水温原因后,可通过比较鱼类当前的活动行为与先前的观察记录,确认水体受到了一定的污染。生活在流水环境中的鱼类一般都会表现出一种独特的位移行为,即总是逆水游动(正趋流性)。水体受到污染后鱼类的这一正趋流能力会发生破坏,鱼类会失去逆游能力而顺水运动。实验3的结果表明即使通过在出水端用搅拌方式加强人为扰动,迫使鱼反应的情况下,鱼亦不能维持在上游的位置,说明污染已产生了危害。鱼类通常都能够凭借其强大的运动能力逃避水质恶劣的环境。实验4的结果表明随着污染物分布范围的扩大,鱼的活动范围逐渐远离进水口,直至最终集中在出水端,说明水体遭受了污染。在实验过程中我们也发现了生物预警技术还存在的一些问题:(1)生物预警技术只能获得污染物质的毒性信息,不能表明污染物的种类和浓度。如何提高对有毒物质类别和浓度的快速判断,是生物预警技术的一个瓶颈。因此,在确认污染事件时,生物预警技术必须与理化检测方法有机结合,通过化学分析方法来最终鉴定污染物的类型和浓度。(2)难以进一步提高放养生物的活跃度和对其中毒后异常生理或行为参数的观测、判断。(3)难以对低浓度、长周期和慢性有毒物质作出及时、有效的判断。
(本文转载供参考)
斑马鱼是很多人的第一个转基因宠物
斑马鱼中心的全称是 国家斑马鱼资源中心 ,简单来说就是一个 专门养斑马鱼 ,并进行相关实验研究的地方。整个中心最引人注目的,要数那一排排大大小小的蓝色水槽了——这是专门的斑马鱼饲养系统。每组系统相互独立,单个系统内共有45个大小不一的“房间”,整个系统循环隔离一体化,特别适合饲育小型水生生物。
国家斑马鱼资源中心内饲养斑马鱼的蓝色水槽。图片:少侠小黄鸡
一种3~5厘米长的小鱼,生活在系统内的每个“房间”里,这便是中心里的核心“住户”——斑马鱼。
生病的它们,是人类的解药
作为一种原产印度的小型鲤科鱼类,斑马鱼 Danio rerio 的配色相较于同属的其他鱼类,要素雅得多,仅在小小的银灰色身体上,排列着几条灰蓝色的纵纹。
自带斑马条纹的小鱼。图片:goodfreephotos
许多来参观的游客都会问这样一个问题:这些斑马鱼又不好看又不像能吃的样子,养这么多是干嘛用的呢?
所谓内行看门道,外行看热闹。对生命科学相关领域而言,这些其貌不扬的斑马鱼可是至关重要的 模式生物 。
四种生命科学领域的常用模式生物:大肠杆菌、酿酒酵母、黑腹果蝇以及拟南芥。图片:André Karwath、Jucember / Wikimedia
所谓“模式生物”,是指由科学家们选定供科学研究,以揭示某些具有普遍规律的生命现象的生物,如高中生物课本出现过的孟德尔使用的 豌豆 ,摩尔根观察的 果蝇 ,以及家喻户晓的 小白鼠 。它们都是经典的模式生物。
“9331”,学生物的人听到都要会心一笑的暗号。照片中使用真的黄圆、绿圆、黄皱、绿皱豌豆,生动地展示了孟德尔发现的基因自由组合定律。图片:日历娘
生命科学研究离不开理想的模式生物,但对脊椎动物发育及遗传的研究,却在相当长一段时间里因为 缺乏理想的模式动物 ,而落后于对无脊椎动物发育的研究。
鼠类虽然带动了现代高等遗传学的发展,但其 胚胎深埋于母体子宫中 ,研究者难以在其发育过程进行观察。而非洲爪蟾虽然是胚胎学的好材料,但因 繁殖太慢 ,而难以成为遗传学研究的好对象。
经典模式生物非洲爪蟾。图片:Ben Rschr / Wikimedia
而斑马鱼,则兼具了易获得、易大量饲养、繁育力高、体外产卵、体外受精、胚体透明易观察、操作简单可重复等诸多优良实验特性,因此成为了生物学家的理想实验对象。
更重要的是,斑马鱼和人类的基因有着高达 87%的同源性 ——这意味着在斑马鱼身上进行的实验,其结果 大多数情况下可类比到人身上 。因此,大量的胚胎学、遗传学、毒理学研究,以及多种人类疾病相关的实验,选用了斑马鱼作为模式生物。
从胚胎学和遗传学角度来看,斑马鱼 胚胎透明 ,所以便于观察各器官和组织的发育过程。而且,它们产出单倍体后代的可能性较大,这些单倍体个体非常适合用来观察隐性基因控制的性状,而且也可以快速育成该基因的纯合子个体。
透明的斑马鱼胚胎。图片:Adam Amsterdam? et. al.? / ?PLoS Biology ?(2004)
而从毒理学角度来看,运用斑马鱼检验环境中各类化学物质的 致畸效应 ,具有成本低、影响因素少、可重复性好、易操作、灵敏度高,以及可同时观察多项毒性指标的特点,并且可以进一步研究污染物的 致毒机理 。
胎儿酒精综合征
研究者用不同浓度的乙醇处理斑马鱼胚胎,发现随着乙醇浓度升高,斑马鱼胚胎的 致畸率和致死率提高 、孵化率降低,胚胎体长变短、心跳减慢。
其中,发育畸形主要表现为尾部打结、眼睛变小、心包水肿、脊柱弯曲——与人类的胎儿酒精综合征症状相似。由此,人们明确了乙醇在人类胚胎发育过程中的毒害效应。
而利用斑马鱼建立 疾病模型 ,研究治愈人类相关疾病的方法,更是近年来全球热点科研项目。迄今已发现的数千种斑马鱼突变体,可模拟人类贫血、耳聋、视网膜变性、肌无力症、恶性肿瘤、阿尔茨海默病等多种疾病。
近年来人们甚至发现,斑马鱼还可用于 抑郁症 和 药物成瘾 的研究中。不仅如此,由于斑马鱼对精神类药物,如阿片类镇痛药物、抗抑郁药、抗焦虑药等高度敏感,因此可作为药物代谢和药物副作用研究的重要工具。
斑马鱼被用于(俗称)成瘾的相关研究。图片:The U.S. Food and Drug Administration / flickr
此外,斑马鱼的鳍、鳞和部分心脏、大脑、脊柱都可以再生,所以对人类截肢后的治疗也可以说是意义重大。
“献身”于生命科学领域的实验鱼不止斑马鱼一种。近年来,青鳉也逐渐成为了生理学研究领域的热门,甚至在1994年作为脊椎动物代表,被送上太空。而中科院水生所则自主研发了“测毒鱼”稀有鮈鲫(不是数量少的意思,是就叫“稀有鮈鲫”),用于毒性试验和环境监测。图为稀有鮈鲫。图片:少侠小黄鸡
源自实验室的转基因宠物
然而实验用鱼离大家的生活终归有些遥远。对大多数人而言,接触斑马鱼多是在大花鸟市场的水族店中。
由于产量巨大且皮实耐养,斑马鱼几乎是观赏鱼店的必备商品。在“看脸”的观赏鱼界,斑马鱼同样表现出了惊人的多样性:有些斑马鱼 鳍条延长飘逸 ,唤作“长鳍斑马鱼”;有些斑马鱼的花纹变成了 断续的斑点 ,唤作“豹纹斑马鱼”;而即便是最普通的斑马鱼, 臀鳍的花纹也会有所区别 。
长着斑点的斑马鱼。图片:Bernat Arlandis / flickr
然而在众多斑马鱼里,最突出的却是要数近些年新出现的“ 五彩斑马鱼 ”了。这些斑马鱼有的呈现出鲜明的红色,有的呈现出温暖的黄色,有的甚至能在紫光灯下发出荧荧绿光。
而你一定想不到,这些五颜六色的斑马鱼,其实是上文提到的 各类实验带来的副产品 。
尽管用于实验的斑马鱼优点突出,却还有一个问题没能得到解决——鱼类胚胎小而透明,发育过程的展示是明晰了,可是细节观察又成了问题。
为了解决这一难题,科学家们通过转基因技术, 将荧光蛋白导入到斑马鱼受精卵内 ,并使其在特定的组织器官中表达,这样就可以轻松地在荧光显微镜下观察到特定器官的发育与生理变化,甚至可以动态追踪其胚胎发育全程,以及外源性物质或基因突变对器官发育的影响。
心脏含有绿色荧光蛋白的斑马鱼。图片:NIGHTSEA / YouTube
荧光转基因斑马鱼由新加坡国立大学的华裔科学家发明。这种转基因斑马鱼能发出绿色荧光,主要得益于一种绿色荧光蛋白(Green Fluorescent Protein,简称GFP),这种蛋白分离自维多利亚水母,在自然光照射下就能发出绿色荧光。
照亮生命科学的蛋白
GFP由日本名古屋大学的下村脩 首次分离 ,此后他一直致力于GFP的相关研究。GFP被分离后,美国哥伦比亚大学马丁·沙尔菲教授敏锐地觉察了其巨大的应用前景,开创性地 将GFP基因转到了线虫体内 ,使其发出了绿色荧光。
与此同时,美籍华裔科学家钱永健则对GFP基因进行了改造,创造出崭新的 GFP变体 ,使它们能发出更强、更多样的光,如青绿色、蓝色和黄色光等,从而使GFP得到了更加广泛的应用。
2008年,这三位科学家因为荧光蛋白的研究成果而共同获得了诺贝尔化学奖。
图为转入了绿色荧光蛋白的大肠杆菌。图片:DanceWithNyanko
最初,转基因斑马鱼被用来 监测水域环境污染 。科学家们发现,斑马鱼能对周围水域的环境变化产生反应,一旦环境中的污染物或毒素(如二恶英或聚氯联苯等)含量升高,这些鱼体内就会产生一些特殊的酶,且酶的含量会随着毒素增加而增加。
而将转基因斑马鱼投放到水域后,一旦受到污染,斑马鱼体内对环境敏感的酶类的表达量就会随之增加,相应的, 鱼体内发出的绿色荧光强度也会随之增加 。这样,通过检测荧光强度就能知道环境污染情况。这些荧光斑马鱼也被称为“生态警报器”。
一大群荧光斑马鱼。图片:Ruby Jylin / YouTube
然而,由于检测势必要将转基因鱼 投入自然水域 ,而这一行为可能造成 基因污染 等一系列问题。于是荧光鱼在生态检测上的应用前景日趋黯淡。
自2001年起,新加坡国立大学和美国约克城科技公司展开合作,为荧光转基因斑马鱼开辟一个新的市场—— 观赏鱼 。经过历时两年多的大量环境风险评估,2003年12月9日,美国食品药品监督管理局认为,作为观赏鱼的转基因斑马鱼Glofish? 不存在任何环境风险 ,也不会进入人们的食物链,因此批准了Glofish?的上市请求。
普渡大学的研究发现,野生型斑马鱼在和红色转基因斑马鱼的生殖竞争中处于优势。尽管野生雌性斑马鱼会更倾向于选择颜色更艳丽的红斑马鱼,但野生雄性斑马鱼会对红斑马鱼进行暴力驱逐,以至于15代后,红斑马鱼几乎全部消失。
Glofish?也成为了美国 第一例获准上市的转基因动物 。
GloFish?售卖的各种荧光斑马鱼。图片:glofish.com
2006年,研究人员又利用来自珊瑚的红色荧光蛋白基因,开发出了红色荧光斑马鱼品系(也就是最常见的红斑马鱼,生态瓶常用“迫害对象”);同时利用来自水母的一系列荧光蛋白基因,开发出了橙黄色的荧光斑马鱼品系。2011年,人们又开发出蓝色荧光和紫色荧光斑马鱼品系。
除了斑马鱼,人们也在“祸害”其他小鱼,例如中国台湾开发出的荧光青鳉等。源源不断的各色荧光小鱼,成为了我们生活中最容易接触到的转基因动物。
从不起眼的淡水小鱼,到生命科学领域的明星模式生物,再到身边最常见的观赏鱼,斑马鱼用它小小的身躯,创造了一个又一个属于它的传奇故事。
斑马鱼急性毒性测定试验的鱼类体长应该多少厘米
在生命科学领域当中,有些实验动物为科学家们提供了很大的帮助,也成为了科学家们的宠儿。小小的斑马鱼对人类的科研做出了较大的贡献,斑马鱼也叫蓝条鱼或是花条鱼。斑马鱼的性情比较活泼,进行呈现长菱形,身长约有5厘米左右,腹部比较大,全身的条纹就像斑马纹一样,名字因此得来。
斑马鱼有着较高的颜值,而且研究价值也是非常的高,主要是因为与人类基因能够有着87%左右的同源性,现在也获得“水中小白鼠”之称,成为人类疾病研究中的非常重要的实验生物。这几年科学家们对斑马鱼的研究有着较大的探索,其中包括神经系统疾病、心血管疾病、肝肾疾病、肿瘤眼耳疾病等多个领域研究价值非常的大。现在科学家们在斑马鱼体内植入了人类的肿瘤,建立斑马鱼1,人类癌症移植的模型,这样就能够帮助癌症患者筛选出更好的药物。现在我国对斑马鱼的研究也有近10年的时间,虽然说起步比较晚,但是发展的速度较快,斑马鱼模型和技术研究已经列入了专项十二五实施计划当中。
现在不少的科学家还发现斑马鱼的脑部神经元比较简单,斑马鱼的听觉外侧系统主要是由耳和侧线两个结构组成,斑马鱼是一个典型的内耳结构。经过测试之后,听力受损的斑马鱼要比正常斑马鱼的毛细胞明显减少。现在使用斑马云来进行实验,可以从总体上缩短药物临床早期的研发实验周期,提高实验预测的准确性,这也大大提高了药物研发效率。
随着科学不断的进步和发展,斑马鱼能够在体外实验和哺乳动物实验之间起到了很好的作用,这也大大降低了后期的研发风险和成本。
为什么班马鱼可以作为毒性试验的受试生物
因为:斑马鱼和人类基因有着87%的高度同源性,作为模式生物的优势很突出,这意味着其实验结果大多数情况下适用于人体。常可用于水质环境的监测。
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为什么尽量不让养斑马鱼?
斑马鱼和人类基因有着87%的高度相似性,作为模式生物的优势很突出,这意味着其实验结果大多数情况下适用于人体。常可用于水质环境的监测。斑马鱼也是比较好养的一种鱼。,但是不推荐养殖斑马鱼的原因可能是其繁殖能力旺盛,容易造成水质污染等。
拓展资料
斑马鱼作为免疫学新模式生物的优点在于:(1)与传统的免疫学模式生物——小鼠相比,斑马鱼有体型小,子代数量多,培育要求低,易于养殖,饲养成本低,便于开展大规模研究。
(2)斑马鱼个体发育过程是在全透明状态下完成,使得整个心血管系统的发育过程能十分完整的被观察。特别是免疫系统个体发育的相关资料,是无法从小鼠上所进行的实验中轻易获得的。
(3)先期对斑马鱼的遗传学研究积累的丰富突变库也为研究免疫相关基因的功能提供了条件。
(4)在已知生物中,鱼类是最早具备获得性免疫系统的纲。
应用:视网膜修复:斑马鱼因为它具有自我修复破损视网膜的独特能力。人类视网膜中也拥有类似斑马鱼能够修复视网膜的细胞,并计划在5年内将研究结果用于失明患者治疗,让他们重见光明,这可能有助于治疗因视网膜受损引起的失明。
听觉修复:华盛顿大学西雅图一直在对斑马鱼进行研究,试图解决人类听力丧失的问题。和许多其他水生生物一样,斑马鱼在身体表面长有毛细胞。这些毛细胞的作用是探测水中的振动,其原理与人类内耳中的毛细胞相似。但是,与人类不同的是,斑马鱼的毛细胞在受损后还可以再生。研究人员希望他们的工作可以揭开谜底,保护人类的毛细胞免受损伤、并推动毛细胞的再生
水质监测:斑马鱼的基因与人类基因相似度达到87%,这意味着在它身上得出的水质监测结果,多数情况下都适用于人类 。香港水务署研发生物感应预警系统,利用斑马鱼配合计算机和互联网作24小时监测和预警,并透过发光菌进行快速毒性检测,60分钟内可甄别逾1000种水中有害物质,每次成本亦只需50元港币。署方估计每年可节省200万元港币的开支。深圳水务集团开天源公司研发的水质毒性监测系统RTB,也是利用斑马鱼的这一特点进行水质监测。已在深圳各水司水厂广泛使用。
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