El tanque azul donde se guarda el pez cebra en el Centro Nacional de Recursos del Pez Cebra. Imagen: Pollo Amarillo Shaoxia
En cada "habitación" del sistema, hay un pez pequeño de 3 a 5 cm de largo, que es el "residente" central del centro: el pez cebra.
Asqueroso, son el antídoto de la humanidad.
Como pequeña carpa originaria de la India, la combinación de colores del pez cebra es mucho más elegante que la de otros peces del mismo género, con solo un pequeño cuerpo gris plateado realzado por unas pocas rayas gris azuladas. rayas verticales.
Un pez pequeño con rayas de cebra. Foto: goodfreephotos
Muchos turistas se harán esta pregunta: estos peces cebra son feos y no parecen comestibles. ¿Para qué se utilizan?
Como dice el refrán, los expertos miran la puerta, pero los profanos miran la emoción. Estos feos peces cebra son organismos modelo vitales para los campos relacionados con las ciencias biológicas.
Cuatro organismos modelo comúnmente utilizados en ciencias de la vida: Escherichia coli, Saccharomyces cerevisiae, Drosophila melanogaster y Arabidopsis thaliana. Foto: Andre Kavos, número de julio de Wikimedia
Los llamados "organismos modelo" se refieren a organismos seleccionados por los científicos para la investigación científica y para revelar ciertos fenómenos de vida universales, como los guisantes de Mendel utilizados en los libros de texto de biología de la escuela secundaria. , moscas de la fruta observadas por Morgan, ratones domésticos, etc. Todos ellos son criaturas modelo clásicas.
“9331” es un código secreto que hace sonreír a los estudiantes de biología cuando lo escuchan. Las fotografías utilizan círculos amarillos reales, círculos verdes, arrugas amarillas y guisantes verdes arrugados para demostrar vívidamente las leyes de la combinación libre de genes descubiertas por Mendel. Imagen: Calendar Mom
La investigación en ciencias biológicas es inseparable de los organismos modelo ideales. Sin embargo, debido a la falta de animales modelo ideales, el desarrollo y la investigación genética de los vertebrados se han quedado atrás durante mucho tiempo con respecto a la investigación del desarrollo de los invertebrados.
Aunque los roedores contribuyeron al desarrollo de la genética avanzada moderna, sus embriones están enterrados profundamente en el útero de la madre, lo que dificulta a los investigadores observar su desarrollo. Aunque Xenopus laevis es un buen material para embriología, es difícil que se convierta en un buen objeto para la investigación genética debido a su lenta reproducción.
El organismo modelo clásico Xenopus laevis. Fuente de la imagen: Ben RS chr/Wikimedia
Por otro lado, el pez cebra tiene muchas propiedades experimentales excelentes, como fácil acceso, fácil de criar en grandes cantidades, alta capacidad reproductiva, desove in vitro, fertilización in vitro. y embriones transparentes Es fácil de observar, simple de operar y repetible, lo que lo convierte en un tema experimental ideal para los biólogos.
Más importante aún, los genes del pez cebra y los humanos tienen hasta un 87% de homología, lo que significa que los resultados experimentales en el pez cebra pueden ser análogos a los de los humanos en la mayoría de los casos. Por ello, el pez cebra fue seleccionado como organismo modelo para una gran cantidad de estudios embriológicos, genéticos y toxicológicos, así como diversos experimentos relacionados con enfermedades humanas.
Desde una perspectiva embriológica y genética, los embriones de pez cebra son transparentes, lo que facilita observar el desarrollo de diversos órganos y tejidos. Y es más probable que produzcan descendencia haploide, lo que los hace ideales para observar rasgos controlados por genes recesivos, y también pueden cruzarse rápidamente con individuos homocigotos para ese gen.
Embrión de pez cebra transparente. Imagen: ¿Adam Ámsterdam? et. Alabama. ? /?PLoS ¿Biología? (2004)
Desde un punto de vista toxicológico, el uso del pez cebra para detectar los efectos teratogénicos de diversas sustancias químicas en el medio ambiente tiene las ventajas de bajo costo, pocos factores que influyen, buena repetibilidad, fácil operación, alta sensibilidad, Se pueden observar características como múltiples indicadores de toxicidad al mismo tiempo y se puede estudiar más a fondo el mecanismo de toxicidad de los contaminantes.
Síndrome de alcoholismo fetal
Los investigadores trataron embriones de pez cebra con etanol en diferentes concentraciones y descubrieron que a medida que aumentaba la concentración de etanol, aumentaban las tasas de teratogénesis y mortalidad de los embriones de pez cebra. la longitud se acorta y los latidos del corazón se hacen más lentos.
Entre ellas, las principales manifestaciones de malformaciones del desarrollo incluyen nudo en la cola, ojos más pequeños, edema pericárdico y curvatura espinal, que son similares a los síntomas del síndrome de alcoholismo fetal en humanos. Así, se han aclarado los efectos tóxicos del etanol en el desarrollo embrionario humano.
En los últimos años, el uso del pez cebra para establecer modelos de enfermedades y métodos de estudio para curar enfermedades relacionadas con los humanos se ha convertido en un punto de investigación internacional. Hasta ahora, se han descubierto miles de mutantes de pez cebra que pueden simular anemia humana, sordera, degeneración de la retina, miastenia, tumores malignos, enfermedad de Alzheimer y otras enfermedades.
En los últimos años, incluso se ha descubierto que el pez cebra puede utilizarse para estudiar la depresión y la drogadicción. Además, el pez cebra es muy sensible a los fármacos psicotrópicos, como los analgésicos opioides, los antidepresivos, los ansiolíticos, etc., por lo que pueden utilizarse como una herramienta importante para estudiar el metabolismo de los fármacos y sus efectos secundarios.
El pez cebra se utiliza en investigaciones relacionadas con la adicción a la ketamina (comúnmente conocida como K en polvo). Imagen: Administración de Alimentos y Medicamentos de EE. UU./Flickr
Además, el pez cebra puede regenerar sus aletas, escamas y partes de su corazón, cerebro y columna, lo que los hace valiosos para el tratamiento de amputaciones humanas.
El pez cebra no es el único pez experimental dedicado a las ciencias de la vida. En los últimos años, el medaka se ha convertido gradualmente en un punto de interés en el campo de la investigación fisiológica, e incluso fue enviado al espacio como representante de los vertebrados en 1994. Sin embargo, el Instituto de Hidrobiología de la Academia de Ciencias de China desarrolló de forma independiente un "pez venenoso" (no una cantidad pequeña, sino un "pez raro") para pruebas de toxicidad y seguimiento ambiental. La imagen muestra una carpa rara. Imagen: Pollo Amarillo Shaoxia
Mascotas genéticamente modificadas en el laboratorio
Sin embargo, los peces experimentales aún están lejos de nuestra vida diaria. Para la mayoría de las personas, el mayor contacto con el pez cebra es en la tienda de acuarios del Big Flower and Bird Market.
Debido a su enorme producción y su buen color de piel, el pez cebra es casi un artículo imprescindible en las tiendas de peces ornamentales. En el mundo de los peces ornamentales que "se miran la cara", el pez cebra también muestra una diversidad asombrosa: algunos peces cebra tienen aletas delgadas y elegantes, que se denominan "peces cebra de aleta larga"; "pez cebra leopardo"; e incluso el pez cebra más común tiene diferentes patrones de aletas anales.
Pez cebra moteado. Fuente de la imagen: Bernat Alandis/flickr
Sin embargo, entre los numerosos peces cebra, el más destacado es el recientemente aparecido "pez cebra de colores". Algunos de estos peces cebra son de color rojo brillante, otros son de color amarillo cálido y algunos incluso brillan en verde bajo una luz violeta.
Y nunca imaginarías que estos coloridos peces cebra son en realidad subproductos de los diversos experimentos mencionados anteriormente.
Aunque el pez cebra utilizado en el experimento tiene ventajas sobresalientes, todavía queda un problema sin resolver: los embriones de pez son pequeños y transparentes, y el proceso de desarrollo se puede mostrar claramente, pero la observación detallada se ha convertido en un problema.
Para resolver este problema, los científicos introdujeron proteínas fluorescentes en huevos fertilizados de pez cebra mediante tecnología transgénica y las expresaron en tejidos y órganos específicos, de modo que el desarrollo de órganos específicos pueda observarse fácilmente bajo un microscopio de fluorescencia. y cambios fisiológicos, e incluso pueden rastrear dinámicamente todo el proceso de desarrollo embrionario y el impacto de sustancias exógenas o mutaciones genéticas en el desarrollo de órganos.
Pez cebra con proteína verde fluorescente en el corazón. Imagen: NIGHTSEA/YouTube
El pez cebra transgénico fluorescente fue inventado por científicos chinos de la Universidad Nacional de Singapur. El pez cebra transgénico puede emitir fluorescencia verde, principalmente debido a una proteína fluorescente verde (GFP), que está aislada de Aequorea victoria y puede emitir fluorescencia verde bajo luz natural.
Proteínas que iluminan las ciencias de la vida
La GFP fue aislada originalmente por Shimura Satoshi de la Universidad de Nagoya en Japón, quien ha estado trabajando en GFP desde entonces. Después de que se aisló GFP, el profesor Martin Chalfie de la Universidad de Columbia en Estados Unidos fue muy consciente de sus enormes perspectivas de aplicación y transfirió creativamente el gen GFP a nematodos para hacerlos emitir fluorescencia verde.
Al mismo tiempo, el científico chino-estadounidense Qian Yongjian modificó el gen GFP y creó una nueva variante de GFP, haciendo que emita una luz más fuerte y diversa, como luz azul-verde, azul y amarilla, para así permitiendo que GFP se utilice más ampliamente.
En 2008, estos tres científicos ganaron el Premio Nobel de Química por su investigación sobre proteínas fluorescentes.
La imagen muestra E. coli transformada con proteína verde fluorescente. Foto: DanceWithNyanko
Al principio, se utilizó pez cebra genéticamente modificado para controlar la contaminación del agua. Los científicos han descubierto que el pez cebra puede responder a los cambios ambientales en el agua circundante.
Una vez que aumentan los niveles de contaminantes o toxinas (como dioxinas o PCB) en el medio ambiente, estos peces producirán algunas enzimas especiales, y los niveles de enzimas aumentarán con el aumento de las toxinas.
Una vez que el pez cebra transgénico se introduce en el agua y se contamina, la expresión de enzimas ambientalmente sensibles en el pez cebra aumentará y, en consecuencia, también aumentará la intensidad de la fluorescencia verde emitida por el pez. De esta forma, se puede conocer la contaminación ambiental detectando la intensidad de la fluorescencia. Estos peces cebra fluorescentes también se conocen como "sirenas ecológicas".
Un gran banco de peces cebra fluorescentes. Imagen: Ruby Jylin/YouTube
Sin embargo, debido a las pruebas, es necesario liberar peces genéticamente modificados en aguas naturales, lo que puede causar una serie de problemas, como la contaminación genética. Por tanto, las perspectivas de aplicación de peces fluorescentes en la detección ecológica son cada vez más sombrías.
Desde 2001, la Universidad Nacional de Singapur ha cooperado con York City Technology Company en Estados Unidos para abrir un nuevo mercado para el pez cebra transgénico fluorescente, un pez ornamental. Después de más de dos años de extensa evaluación de riesgos ambientales, el 9 de febrero de 2003, la Administración de Alimentos y Medicamentos de Estados Unidos determinó que el pez cebra genéticamente modificado, Glofish, debería considerarse un pez ornamental. No hay riesgo ambiental y no entrará en la cadena alimentaria humana, ¿entonces se aprueba Glofish? Solicitud de lista.
Una investigación de la Universidad Purdue ha descubierto que el pez cebra salvaje tiene una ventaja en la competencia reproductiva con el pez cebra rojo modificado genéticamente. Aunque las hembras de pez cebra salvaje preferirán el pez cebra rojo con colores más brillantes, los machos de pez cebra salvaje expulsarán violentamente al pez cebra rojo, de modo que después de 15 generaciones, casi todos los peces cebra rojos desaparecerán.
¿Peces fluorescentes? También se convirtió en el primer animal genéticamente modificado aprobado para su venta en Estados Unidos.
¿Peces fluorescentes? Venta de varios peces cebra fluorescentes. Foto: glofish.com.
En 2006, los investigadores utilizaron el gen de la proteína roja fluorescente del coral (el pez cebra rojo más común; las botellas ecológicas se utilizan a menudo como "objetivos de persecución") para criar una cepa de pez cebra rojo fluorescente al mismo tiempo; , utilizaron Se utilizó una serie de genes de proteínas fluorescentes de medusas para crear una cepa de pez cebra fluorescente de color amarillo anaranjado. En 2011, se desarrollaron cepas de pez cebra fluorescente azul y violeta fluorescente.
Además del pez cebra, la gente también está "dañando" a otros peces pequeños, como el medaka fluorescente desarrollado en la provincia china de Taiwán. El suministro interminable de peces fluorescentes de varios colores se ha convertido en los animales modificados genéticamente más fácilmente accesibles en nuestras vidas.
Desde un discreto pez de agua dulce hasta un organismo modelo estrella en el campo de las ciencias biológicas y el pez ornamental más común que existe, el pez cebra ha creado una leyenda tras otra con su pequeño cuerpo.