科学研究为什么要选择小白鼠做实验?

日期: 2015年08月19日


    

近来,各类实验室流传着这样一种说法:从人类有记录使用小白鼠作为动物实验对象至今,如果把它们首尾相接,可以从地球一直连接到月亮。


人们在科学实验中到底使用过多少只小白鼠?恐怕谁都无法得知确切的数字。毋庸置疑的是,小白鼠在人类的医疗、遗传、生物制品等各方面的科学研究中发挥了难以替代和不可磨灭的贡献。


话说回来,小白鼠是怎样被人类“盯上”而成为实验室中的“小白鼠”的?


天然的实验动物


对于这一问题,大致可以分为小鼠的“天然优势说”、“成本说”、“基因相似说”、“动物福利说”等几种说法。


小白鼠作为实验动物,有着得天独厚的优势。套用“金银天然是货币”的句式,可以说“小白鼠天然是实验动物”。


中国科学院遗传与发育研究所生物学研究中心高级工程师姜韬在接受《中国科学报》记者采访时说,实验动物要考虑的因素大概有:容易饲养,繁殖率高,遗传上有较高的纯和度,代谢类型、生理病理尽量与人类接近等。“不用多说,小白鼠在这些方面的优势无一例外都很明显。”


除上述优势以外,小白鼠还有许多其他实验动物不可比拟的特点,如用小白鼠做实验,效率高、个体间差异很小、便于试验结果的平行观察等。另外,小白鼠还可以培育出许多特殊品种,比如免疫缺陷的裸鼠或者纯种小白鼠,这在其他动物(如猴子等)中很难做到。


小白鼠还有一个另类的优势:它们属于体型较小的哺乳动物,皮肤病与性病学博士、网友“氯倍他索”对此进行了一番形象评论:“它们那么小,一个小女生就能提起来,被咬一口也不是什么大事。猴子、狒狒、大猩猩,战斗力一个比一个强,别说小女生了,一个大男人也未必是对手,看过《猩球崛起》吗?你敢对哪个‘下手’?”


实验小鼠的低成本也是它们受到科研人员青睐的重要因素之一。


有人给实验动物算了本经济账:从单只动物的价格上讲,一只纯种小白鼠才十几元,一只大猩猩要几万元;从饲养成本上讲,小白鼠仅食少量饲料,而猴子、猩猩等不仅吃得多,还得给它们“定制宵夜”,比如水果等;另外,饲养小白鼠,一个小笼子足矣,一个房间可以喂养上百只小白鼠,而如果是上百只猴子……“恐怕得一个野生动物园吧”。


更为重要的是,小白鼠大大缩减了科学实验的时间成本。


一位从事表观遗传研究的博士生说:“我们做代谢率高低对寿命的影响的课题,用小鼠估计需3年完成,但换成猴子的话,据说美国的一个研究做了30年,还有一半猴子活着。”


其次,多数国家的动物实验设计要报给动物福利管理部门审阅。从亲缘关系远近而言,与高等灵长类动物相比,小白鼠和人类亲缘关系较远,从动物福利管理部门的角度出发,小白鼠也是最佳选择。


而且,与人类基因相似度在90%以上的小白鼠,能够满足大部分生物学研究需要。


灵长类动物的接力


然而,并非只有小白鼠才能当“小白鼠”。在进一步的生物学研究以及一些特殊领域的研究中,小白鼠就可以“休假”了,比如在认知神经科学研究领域常用恒河猴作为实验对象。


“小白鼠毕竟不是灵长类而是啮齿目动物,代谢类型和生理病理在很多方面与人类差别很大。”姜韬举例说,比如小鼠自己可以合成维生素C,而人类不能;小鼠的糖尿病也与人类大不相同,这样的话以糖尿病小白鼠用作研究治疗人类糖尿病的药物就不奏效。


另外,他还指出,小白鼠的繁殖规律是一胎多子,这些对于研究一胎一子的人类(一般而言)的生殖生物学都非常不理想。


“科学的进步把可以用到小鼠的地方基本都用到了,剩下很多问题只有靠灵长类实验动物解决了。”姜韬说。


2009年,日本研究人员首次培育出转基因灵长类动物——转基因狨猴,且转入的基因能够在第二代狨猴体内表达。此后科学家认为,建立转特异基因的狨猴群体,对于人们研究人类疑难疾病具有不可估量的潜在价值。


南美狨猴又称指猴,这种猴长大后身高仅10~12厘米、重80~100克。“狨猴是灵长类,在代谢类型、生理病理以及基因组方面,克服了小鼠的不足。”姜韬告诉记者,“甚至细胞的相似性也非常接近人类。”


不过,相较于小鼠,狨猴繁殖速度慢,性成熟晚(3~4岁性成熟,寿命约12~14年),远远不及小鼠4个月就可以繁殖的“效率”,难以大量使用。


更加值得注意的是,绒猴本身属于国家一级保护动物,且随着受到人类活动与自然灾害的影响加剧,濒危的等级逐步增大,有灭绝的危险。


人造“小白鼠”


科学的进步也在推动科学家寻找新的“小白鼠”。


哈佛大学威斯研究所的研究人员考虑到,动物毕竟和人类有区别,有时候动物实验不能很好地预测药物对人类的影响。于是他们尝试用芯片模拟人体组织,为药物试验提供测试环境。


“芯片上的肺”,这个名字听来有些不可思议,事实上这是威斯研究所的研究项目。他们把人类的活细胞排列在微型芯片上,模拟人体器官,进行包括药物试验的大量测试。未来,该研究所还打算模拟更多的人体器官和组织。


近年来,屡有“人造小白鼠”的消息传来,声称“在不久的将来成为动物实验的替代品”。这当然值得期待,然而至今尚未见到一个确切的时间表。


注:原文出自中国科学报。

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