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    小老鼠是如何變身“實驗動物之王”的?

    有那么一種矛盾的小動物,人類對它同時投射了最深刻的愛與恨。它是十二生肖之首,也是印度教里智慧神的使者,它是《黑貓警長》里的一只耳,也是《貓和老鼠》里的Jerry,它是疾病的傳播者,也是醫(yī)學的見證者,它就是小家鼠(Mus musculus)。

    這種長得比古天樂還平平無奇的老鼠,就是小家鼠。圖片:Rama / wiki commons

    嚴格來說,我們平時所說的“老鼠”是一大類動物,如果連諸如鼩鼱[qú jīng]、鼯鼠之類讓人傻傻分不清的家伙都算進去,那簡直就是個囊括了半個哺乳綱的大雜燴。

    不過這其中,最“根正苗紅”的還是咱們今天的主角。小家鼠成年后體長不會超過10厘米(不包括尾巴),與另一種常見的老鼠“褐家鼠”(Rattus norvegicus)有著明顯的體型差異,因此也常被稱為“小鼠”(褐家鼠則相應的被叫做“大鼠”)。

    注意:沒有中鼠!

    英文當中的“mouse”一詞,如果沒有特別說明就是指小鼠,而“rat”則是大鼠之流。

    只看臉的話還真不一定能區(qū)分大鼠和小鼠,沒有參照物,你說這些是從大鼠中選育出的花枝鼠我也信。(但其實是小鼠啦?。﹫D片:Polarqueen / wiki commons

    在幾乎所有的藝術作品中,小家鼠都是一副膽小怕事的性格,但它有個保命絕技,就是鉆到狹小的老鼠洞里。這倒是和現實當中的小家鼠一樣,它們仗著體型小巧在人類社會中無孔不入,即便是在今天,任憑兩腳獸們用盡各種高科技也奈何不得。

    喵星人:“為什么你會這么熟練??!”圖片:P. Newell, “The hole book” (1908)

    甚至于,它們還輕易地藏身在人類的車輛與船舶中,搭乘著人類的交通工具擴散到了幾乎全世界,成了世界上分布最廣泛的哺乳動物之一。

    從惡魔到天使

    在歷史上,小家鼠很少扮演什么正面角色。除了偷竊糧食的“原罪”外,包括小家鼠在內的一系列嚙齒動物還是一系列病原體的傳播者。相比于其它嚙齒類,小家鼠傳播的疾病要少得多,這主要是因為寄生它們的跳蚤種類不怎么咬人。不過扒在老鼠身上的小吸血鬼可還多得是,比如說小鼠身上的螨蟲可能會傳播一種叫做“立克次氏體痘”的疾病,此外被小鼠尿液污染的食物也會攜帶諸如“鉤端螺旋體”之類的病原體。

    黑死病流行期間的“鳥嘴醫(yī)生”:他們那個夸張的面具是用來防御“瘴氣”的,當時的人還不知道跳蚤才是傳染途徑。不過傳播黑死病的鍋,主要還該黑鼠、大鼠等其它幾種嚙齒類來背,小鼠在這事上基本是無辜滴。圖片:Die Karikatur und Satire in der Medizin: Medico-Kunsthistorische Studie von Professor Dr. Eugen Holl?nder (1921)

    像我這個年齡的人可能依然還會記得小時候,老鼠被列為“四害”之一,可謂“人人喊打”。現在雖說不太搞這種全民滅鼠運動了,但是城市里各個小區(qū)基本上都能見到用來誘殺老鼠的陷阱與毒藥。

    我至今還記得小時候因為發(fā)現家里進了一只小家鼠,結果搞得一家子都雞飛狗跳的,誰曾想到,十幾年后的我居然成了一個天天與小家鼠打交道的科研狗。就像古代的人可能也無法想象,這樣一個簡直一無是處的小動物,在最近幾百年里居然也能逆襲——對今天的小朋友們來說,小家鼠更多的以寵物的身份出現,和它們的“偽·宿敵”喵星人一樣。

    喵星人:“是我,是我先,明明都是我先來的!”圖片:Niels Hartvig / wiki commons

    雖說小家鼠在提供肉奶蛋方面簡直毫無價值可言,但它作為寵物卻是意外的合適,它們好養(yǎng)不挑食,而且仔細看還挺萌的。飼養(yǎng)小鼠最早可以上溯到公元前,不過小鼠真正作為現代意義上的寵物大概只能追溯至16到17世紀了。

    一只不到兩周大的寵物小家鼠,其實身體干凈的話,小家鼠還是挺萌的。圖片:ShwSie / wiki commons

    實驗室制霸之路

    成了寵物,那么距離成為實驗動物也就不遠了。

    著名的生理學家威廉·哈維(William Harvey)早在16世紀就通過解剖小鼠研究過血液循環(huán)系統(tǒng)。不過其實最早的時候科學家也沒什么實驗動物的概念,通常就是自己能搞著啥動物就用啥動物。翻開那些年代的學術著作,你會發(fā)現實驗室里的物種多樣性真的是很可以的。就不說摩爾根的果蠅,巴普洛夫的狗了,小到螞蟻、蜘蛛,大到獅子、大象、大猩猩,就沒有不被拉來做實驗的。

    比如,這幅圖里的實驗動物就是一只鸚鵡。圖片:Joseph Wright of Derby – National Gallery, London

    就是在這樣激烈的競爭中(霧),小家鼠作為實驗動物脫穎而出了。人們養(yǎng)著養(yǎng)著發(fā)現,小家鼠這貨真的特別適合拿來做實驗,吃得少,喝得少,不占地,不用遛,不拆家。而且小家鼠那曾經讓人傷透腦筋的特點這會兒也成了優(yōu)勢。

    它長得小,但又不是太小,體型簡直天生就是為人的手量身定制的。更關鍵的是,小鼠的繁殖特別快。小鼠懷孕只需19.5天,一窩大約能生10只小崽,小崽出生后21天斷奶,四周即可生育,一般來說經過八周大時就能懷上下一代小鼠。

    都是“英雄媽媽”。圖片:The Jackson Laboratory / jax.org

    這小鼠不但繁殖天賦高,而且還繁殖得很勤。一般來說,雌鼠有著固定的一周左右的發(fā)情周期,只有在發(fā)情時與雄鼠交配才會排卵。然后重點來了,在雌鼠剛剛生育過后會馬上進入一個“生育后發(fā)情期”,這個時候理論上又能再配、再孕,一批幼崽斷奶后,下一批立刻就能接上。

    只要操作得當,安排一只雄鼠和五只左右雌鼠“流水配”,兩邊都不耽誤,如是一年下來就能六世同堂,爆出數百萬只小鼠。正是因為這種驚為天人鼠的繁殖力,小家鼠也是最早建立“近交系”的實驗動物。

    金子般的血脈

    啥叫近交系呢,我們知道近親繁殖,就是讓兄弟姐妹之間生育的后代之間的基因就會比一般的兄弟姐妹更近一些。如果人為地讓動物連續(xù)近親繁殖20代以上,那么就能產生出基因背景幾乎一模一樣的后代——這就是所謂的“近交系”了。

    我聽說埃及早期的法老家族都實行嚴格的近親婚制,法老只有和他的姐妹才能生育出下一代法老,就這么下了十幾代法老居然號稱都沒出過什么問題,看來這等神選血脈真是不得了。不過從這個角度來說,但凡人們得到手的近交系小鼠家族必定也是些神選血脈了,畢竟絕大多數近親繁殖的產物都會患上極其嚴重的遺傳病,傳著傳著就傳不下去了。

    在希臘化的埃及托勒密王朝也不能免俗:末代法老“埃及艷后”克利奧帕特拉七世只有4位曾祖和6位高祖,正常人應該有16位曾祖的。圖片:Lawrence Alma-Tadema (1885)

    比如說哈佛大學Bussey應用生物學研究所曾在1921年大量培育過近交系小鼠,最終其中只有一支編號為C57的近交系成功延續(xù)了下來,于是世界上用途最廣泛的小鼠近交系C57BL/6就此誕生。這個品系的小鼠唯一的“遺傳病”只是掉毛而已,簡直就是鼠中的天潢貴胄了。

    掉毛屬性其實和實驗室很配。

    一只C57BL/6系的小鼠。圖片:Wualex / wiki commons

    除此以外,我們還有DBA、BALB/c、FDB等等許多小鼠的近交系,它們有的和C57BL/6一樣身體無甚大礙,有的則有特別容易得糖尿病之類的遺傳缺陷。

    近交系對于科學研究而言非常重要,因為其極其微小的個體差異可以排除很多無關變量,但是也因為其基因背景過于相似,可能會整體性地出現諸如對某一種藥異常敏感之類的狀況,因此在需要考慮個體差異的實驗當中,也會用到另一類內部基因背景差異較大的品系,那就是“遠交系”(封閉群)。

    有人可能會說,誒,用來做實驗的好像都是小白鼠啊,是科學家對白學有什么特別的癖好嗎?

    剛剛提到的BALB/c小鼠可能最接近一般人對于實驗動物的想象。圖片:Aaron Logan

    其實,實驗用的小鼠真的是五顏六色啥樣的都有,比如說剛才說的C57BL/6就是黑色的,DBA則是黃褐色的,除此以外也有灰色乃至無毛的。當然,的確也有很多實驗小鼠品系是白色的,比如近交系的FDB、BALB/c,還有遠交系的ICR、昆明白等等??赡苁且驗榘咨睦鲜?strong>在自然界極少見到(畢竟容易被吃),特別讓人容易將其與實驗室聯系在一起吧。

    實驗動物之王

    但無論如何,小鼠都是當之無愧的實驗動物之王。

    1998年,小鼠被成功克隆,成為了繼綿羊之后人類成功克隆的第二種哺乳動物;2002年,小鼠的全基因組得到測序,這是繼人類本身之后第二種被全基因組測序的哺乳動物……

    如今,全世界各大科研院所中飼養(yǎng)著數以億計的小鼠,它們或是作為藥物試驗的對象,成為新藥進入臨床的敲門磚,或是作為疾病模型,研究各種疾病的生物學機制——可以說,我們每個人生命中都有那么一些時刻,是靠著小家鼠才得以康復的。

    肥胖的遺傳學機制也在研究中。圖片:Human Genome wall for SC99

    無論小家鼠愿不愿意,它們都已經很深刻地和人類捆綁在一起了。它們是下水道里令人厭惡的伴生動物,卻又能在寵物市場上萌化眾人;它們讓人們無比恐懼而憎恨,但又明明是與人類最“親近”的動物之一,并隨著人類一起散布到了全世界;它們帶來的傳染病曾奪取無數人的性命,但利用它們研發(fā)的藥物和療法又拯救了更多生命……

    從這個角度來說,小家鼠可真是最糾結的矛盾集合體啊。

    注:本文是物種日歷第5年第47篇文章,來自物種日歷作者@鬼谷藏龍。

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