國小五年接觸水族觀賞魚之後,筆者就立定志向大學要讀生物系,也很幸運地實現了這個願望。然而筆者沒想到的是,上個世紀會在輔大生物學系(今生命科學系)樓梯間的學術研討會公布欄上,看見水族愛好者熟悉的「斑馬魚」;當時甚至也未曾預料到,在日後的碩士班裡,斑馬魚與日本稻田魚的基因轉殖,會成為自己日常生活的一部分。今天,就藉著這篇小專文,來介紹這兩種從水族圈跨足到學術界的魚種。
魚類模式生物:
「模式生物」(Model organism)指的是在生物(命)科學的研究領域裡,被許多科學家共同用來作為研究素材、從而對這個物種從外觀、生理、繁殖周期、胚胎發育到基因組的序列功能都有深入認知的物種。
通常而言,一個生物類群裡,會包含一到數種模式生物,以鳥類而言,多半選用雞(Gallus domesticus);而在魚類的研究上,小型的模式生物則多半使用斑馬魚與稻田魚,這兩個物種之所以能脫穎而出,除了文化因素外,多半也與兩者所具備的共通特色相相關,而兩者之間的細微差異,則將由下方的物種介紹部分進行比較。
斑馬魚:
斑馬魚(Danio rerio)分布於南亞、以恆河和雅魯藏布江流域為主的淡水河流。牠們的體長約4-5公分,母魚體態豐腴而公魚纖瘦,主要特徵是在流線型的身上有著金色、深藍的水平條紋,相當亮麗,也因此成為一種歷史悠久的觀賞魚。觀賞魚產業以斑馬魚為藍本,選殖培育出了欠缺黑色素的白子品系「金斑馬」,以及鰭條延長的「大帆斑馬」,或兼具兩個性狀的「大帆金斑馬」。
斑馬魚之所以被選擇做為模式物種,不外乎其具有下列幾個特點:
►容易飼養:斑馬魚體質強健,對於水質不會特別挑剔,因此相當適合實驗室環境。
►體型嬌小: 4-5公分的體長,使斑馬魚在飼養上不需要太大空間。
►群游性:具備群游性的斑馬魚,能夠在有限容積中大量飼養,有助於實驗室大數量的操作。
►生活史短:斑馬魚從剛孵化到具有繁殖能力只需要三個月,一年最多可以繁衍四代,在培育品系上非常具有優勢。
►繁殖條件明確:斑馬魚在成熟後,其繁殖行為受到光條件的嚴格調控,因此能夠人為改變其作息以符合實驗需求。
斑馬魚因身上的斑紋而得名。
稻田魚:
稻田魚是日本青鱂(Oryzias latipes)的俗稱,野生種有著淡黃的體色。近年來,水族業界特別保留了身上出現特殊色彩與花紋的種類,發展出非常多具有觀賞價值的品系,通常業界俗稱「美達卡」,扮演著縮小版錦鯉的觀賞作用,相當適合小型庭院造景、或室內微型造景。
稻田魚被選擇做為模式物種的原因,包括下列幾項:
►容易飼養:稻田魚的適應性良好,比起斑馬魚,更有冬季不需加溫照顧的優勢,因此也相當適合實驗室環境。
►體型嬌小:4公分的體長,使稻田與與斑馬魚一樣在飼養上相當節省空間。
►個性溫和:稻田魚同樣能在有限容積中大量飼養,有助於實驗室大數量的操作。
►生活史短:稻田魚約在七周左右到達性成熟,一年可繁衍多代,儘管產卵數量不如斑馬魚,但幼魚一孵化就能自由行動,存活率相當高。
►繁殖條件明確:稻田魚為卵生鱂,也能改變其作息以符合實驗需求。
稻田魚是產自日本的模式生物。
模式生物與基因轉殖技術:
在學術研究實務上,斑馬魚與稻田魚都很常搭配基因轉殖技術,來分析特定DNA序列的功能,最常見的研究方法,是將一段或多段欲研究的DNA序列,分別與不同顏色的外源生物螢光蛋白序列組合後,在注射到一細胞期的受精卵內,若這段外源DNA嵌插到受精卵的基因組內,那麼就能在顯微鏡下,觀察魚胚胎的螢光隨著時間出現在什麼器官、組織或部位,就約略能了解這段欲研究DNA的功能,而設計進一步實驗。
轉殖綠螢光蛋白的稻田魚品系。
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