耗子尾汁的二三事

作者: 小白鼠

来源: 环球科学

发布日期: 2020-11-26

本文介绍了耗子尾汁的来源、成分及其在科研中的应用,强调了对实验小鼠尾巴的保护,探讨了获得性状遗传的历史实验及其科学意义。

写在前面:我是小白鼠。这是一篇正经且讲武德的文章,为大家介绍耗子尾汁的故事。希望大家珍爱耗子尾,耗子尾汁。

首先,在确认耗子尾汁的成分之前,我们先默认耗子尾的确是耗子的尾巴。秉承着科研武德和实验精神,我们根据这个假设则可以将其推论为小鼠(Mice)或者大鼠(Rat)的尾巴。知道这一点后,就可以来分析模型鼠的尾巴成分了。

在不进行任何处理,保持尾巴完整的情况下,我们如果要获得耗子尾汁,那么最好的办法就是静脉取血。在执行静脉取血前,必须将小鼠进行固定或者麻醉,之后用针平行穿刺小鼠的尾静脉,这样取下的就是纯净的耗子尾汁了。这种耗子尾汁是基础款,它的成分就是熟知的血液,包含血浆和血细胞。

血细胞中有红细胞、白细胞和血小板三种主要成分,而这也是用于检测小鼠生理指标的几个细胞指标,常常用于判定贫血、白细胞减少症、淋巴细胞增多症和全血细胞减少症等血液疾病。而血液中另外一些生化指标,例如肝素、葡萄糖、脂质、胰岛素水平则可以用来分析小鼠的代谢情况,这也是许多代谢模型小鼠的静脉血能提供的信息。

不过,耗子尾汁还能以其他的复杂形式呈现在研究人员面前,例如实验室经常会使用到的基因分型(Genotyping)过程。通常来说,每个实验室都会养上一些基因敲除小鼠,有一些小鼠带有的基因型是研究人员特喜欢的。但是,由于基因都是成对存在,当雌雄鼠交配后,则可能产生各种基因型的后代,例如2只 +/- 的小鼠交配,生下来的后代有1/2的 +/-, 1/4的 +/+ 和1/4的 -/-。

研究者一般从外表不能分辩后代到底是哪一种基因型,为了挑选自己心仪的基因型小鼠,耗子尾汁就能派得上用场了。

研究人员只需剪下一段,用蛋白酶充分消化,加入无菌水把耗子尾变成一堆肉末状的液体,利用离心机将耗子尾细胞中的DNA暴露出来。然后通过提取一滴珍贵的耗子尾汁原液进行PCR,就能确定小鼠的基因型了。在这个过程中的耗子尾汁会从浑浊的肉泥水,转变成清澈的透明状,其中掺杂着些许小鼠DNA,看起来属于进阶版的耗子尾汁。

在进阶版之上,耗子尾汁还能变得更加高端,一种被称作鼠尾胶原蛋白的“珍贵”液体就来自大鼠的尾巴,制作过程需要经历醋酸抽提、氯化钠沉淀和磷酸氢二钠沉淀等步骤,才能从鼠尾中获得珍贵的胶原蛋白。这种胶原蛋白在37℃的条件下会形成3股螺旋结构,可以用来当作细胞培养的基质。

细胞培养过程中,细胞需要贴附在培养皿表面(悬浮培养细胞除外)才能完成生长过程,而有一些细胞却总是不太给力,自己完成不了贴壁过程或者贴壁困难,这个时候鼠尾胶原蛋白就能承担起让细胞更容易贴壁的作用。这一步也被称作涂层(coating),给培养皿涂上了一层胶原蛋白后,细胞就能更好地贴附上去,除了培养皿,一些需要使用海藻碳酸钙微球培养得细胞,同样也可以用鼠尾胶原蛋白协助细胞贴壁生长。

另外,除了尾静脉取血能获得基础款的耗子尾汁,静脉注射同样能制造新的耗子尾汁,此场景一般发生在药理或者毒理实验中,注射物一般都是药物或者小分子化合物,当然也有一些转移瘤实验也会利用尾静脉注射目标癌细胞。此时,耗子尾汁的成分就完全取决于实验者注射进去的成内容。

如果不是严格要求耗子尾汁的来源是动物,那么耗子尾汁还有可能是鼠尾草的汁液,鼠尾草(Salvia japonica Thunb)是唇形科、鼠尾草属的一年生草本植物。而薄荷、藿香、紫苏、迷迭香、百里香等带有香料气味的植物都属于唇形科,因此鼠尾草也带有特殊的香味,它通常会被制作成精油,一小瓶微透明的淡淡清香液体就是一瓶耗子尾汁。

说到这里,不得不提一提历史上,耗子尾所经历过的最大劫难。

这场劫难来自于奥古斯特·魏斯曼(August Weismann)对于“获得性状遗传”学说的坚决否认,该学说认为后天获得的性状也能遗传给后代。为此,魏斯曼做了一个大胆的实验,连续22代剪掉了小鼠的尾巴,并观察它们后代的生长情况,一共有901只小鼠在实验中被人为地剪去了尾巴,但新生鼠都无一例外地带有尾巴。魏斯曼也根据这个实验结果,否定了任何形式的获得性状遗传。

当然,后续也有其他学派的学者站出来,认为魏斯曼这种故意造成的机械性伤残是无法遗传的,而获得性状遗传更多的是指生物体变异的性状可遗传。现代分子生物学出现后,科学家也发现获得性遗传可能来自表观遗传学层面,一些环境引起的DNA甲基化能够影响基因表达,并遗传给下一代。

获得性状遗传的问题并没有因为耗子尾的牺牲而得到终结。

由于做实验要剪耗子尾,榨汁取营养物要拿耗子尾,抽血打针还要不停折磨耗子尾,耗子尾牺牲现象实在太过严重。现在,许多研究者都开始强调保护耗子尾,不要在实验室中去揪小鼠的尾巴,《英国医学杂志》的一篇报道文章就直接用“不要提实验小鼠的尾巴”为题,警告大家随意用尾巴提起小鼠,会给它们造成很大的压力,建议使用一个管让小鼠爬进去再捕捉小鼠。保护耗子尾,人人有责,劝各位年轻实验员珍爱耗子尾。

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