生物学 II：小鼠、斑马鱼与鸡

小鼠是实验室中研究人类疾病进展和发育的重要的研究模型。小鼠除了在大小和外观上有不同，它们还具有和人类相似度极高的遗传背景。它们的繁殖力和快速成熟的特性使得它们成为科学研究中有效和经济的哺乳动物模型。...

鸡（家鸡）的胚胎是一个极有价值的研究发育生物学的模式生物，部分原因是因为它们的大部分发育阶段发生在鸡蛋内，并在母体以外孵育的。因此，早期的发育阶段可以通过在蛋壳上简单地开个小孔而接近，观察和操控。由于有数十亿鸡在世界范围内繁育用于提供肉和蛋，科学家们全年都可很容易并低价获得大量的受精蛋。此外，鸡与人类有着显著的遗传保守性，因此通过鸡发现的调节发育的遗传机制也适用于我们自己的生物学。本视频重点介绍了作为科学模式生物的家养鸡。从对鸡的系统发生的回顾开始，揭示了它们像其他鸟类，爬行动物和哺乳动物定义为羊膜动物的特征。呈现了鸡研究千年的亮点，从亚里士多德的关于胚外膜功能的推测到更近一些的获得诺贝尔奖的神经科学的发现。此外，我们还提供了一些目前在鸡胚上进行研究的例子，如发育过程中体内跟踪细胞运动和征用血管发展肿瘤（称为血管生成的过程）。...

印度斑马鱼是一种小型淡水鱼类，用作生物医学研究中的模式生物。这种鱼类的优点包括它们和人类基因高度保守的相似，以及它们的维护简单、低廉。另外，基因表达在斑马鱼的胚胎中很容易控制，而且它们的透明体征允许我们观察它们的发育过程。在介绍斑马鱼的优点之前，本视频将首先介绍斑马鱼的基本生物学，包括系统发育、生命周期以及自然环境。本视频还将概述斑马鱼的研究历史，将回顾其中的主要发现，包括从早期建立有效的遗传学筛选方法到为人类疾病发现新型的治疗方法，例如癌症。最后，还将讨论许多斑马鱼实验中的一些，包括免疫学和发育学方面的研究。...

小鼠 （小家鼠）是能很快繁殖并性成熟的小啮齿动物，这使得它们非常适合在生物研究中用于生成大量动物克隆。与其他哺乳动物类相比，小鼠在实验室的保存简单且低廉。但是，特别小心地饲养小鼠克隆十分重要，它可以保证动物的健康和安全，以及实验的重复性。...

鸡（家鸡）是一种很有价值的研究工具。它不仅在研究脊椎动物发育、神经生物学和肿瘤生物学方面有重要作用，而且是繁殖病毒的...

斑马鱼是一种功能强大的脊椎动物模型，它用于研究发育过程、建立疾病模型和筛选新的药物。由于它们的个体小，可以在实验室内低成本地饲养大量的斑马鱼。尽管斑马鱼的保存相对容易，但为了使它们的健康和繁殖成功率达到最佳，仍需要特别注意其食物和水质。本短片概述了斑马鱼在实验室的饲养和保存。在简单介绍斑马鱼的自然习性之后，将讨论如何在实验室中再建这种环境的关键技术，包括养鱼设施的水循环系统和准备丰年虾作为斑马鱼的部分食物。另外，本教学片还包含了在实验室如何记录特殊的斑马鱼品系的内容，主要提到了收集斑马鱼尾鳍进行DNA提取和基因型鉴定。最后还将讨论对斑马鱼的生活环境进行实验条件变动，以此来深入了解这些鱼类，进而了解我们自己。...

成功育种实验室小鼠（小家鼠）对于建立和保持一个有用的动物克隆非常重要。此外，小鼠的胚胎经常被用来研究回答关于发育过程方面的问题。目前有许多不同的遗传工具可用来调节小鼠胚胎期和产后发育期的基因表达，它们能帮助研究人员更深入地了解影响人类发育的遗传疾病。本短片介绍了小鼠的生殖和发育。除了解释用于描述发育进程的术语，还讲述了小鼠生命周期中的重要阶段。首先讲了发生在子宫内的主要发育事件，着重提到了啮齿动物早期胚胎的独特布局。接下来，给出了饲养出生后小鼠，或称幼崽的操作过程，包括断奶，也就是将它们从妈妈的笼子分出来的过程。由于这个时候必须将雄鼠和雌鼠分开，避免计划外的交配，视频中还将说明如何分辨小鼠的性别。接下来会指导如何控制小鼠的交配，包括检查交配栓，它对于准确估算胚胎发育时间非常有用。最后，本短片会特别讲解研究调控小鼠发育复杂过程的一些方法，包括培育被遗传修饰过的基因敲除小鼠。...

鸡胚（Gallus gallus domesticus）为发育生物学研究提供了一个经济实惠和容易获得的模式材料。...

斑马鱼已经成为研究遗传学和发育生物学的常用模型。斑马鱼的身体是透明的，这使得它们在发育的早期阶段能够在细胞水平直接观察到组织的形态发生。而且，斑马鱼很容易进行基因操作，这使得研究者能够在研究和人类的基因相似度极高的脊椎动物的发育过程中决定基因表达的效果。本视频对斑马鱼发育的主要阶段提供了简单的概述，并集中讨论在受精后的前24小时。该讨论将从由一个细胞构成的接合子或者卵裂球开始，它位于卵黄球的顶端。卵裂球的分裂将产生胚胎，它将在几个小时内含有成千上万个细胞。下一步将解释通过神奇的细胞移动产生外包而形成原肠胚，然后再揭示它们是如何将大量的细胞改造并进入一个移动的胚胎，在仅仅一天内形成一个跳动的心脏。我们还将介绍胚胎发育的孵化期，在这个阶段，它们会成为能够游泳和捕食的幼虫。中间还会插入照顾斑马鱼幼虫的重要提示，包括如何将斑马鱼在指定的设备中培养到成年，该设备也称保育室。最后，本视频将会介绍几种常用的用于研究胚胎发育的技术，来阐述斑马鱼是如何帮助我们更好的理解人类的发育和疾病。...

尽管人类基因组在10年前就已经被绘制图谱，科学家们仍然远远没有理解每个人类基因的功能！评估基因功能的一种方法是破坏其编码的序列，然后评估这种变化（表现型）对动物的生物学影响。这种方法通常用在小鼠（小家鼠）中，因为它与人类的遗传学高度相似。要想跟踪好几代携带遗传改变的动物，有必要筛选每只小鼠的DNA，这种方法被称为基因分型。本短片概述了小鼠基因分型的理论和实际应用。首先介绍了小鼠遗传学的基本原理，包括回顾了纯合子，杂合子，野生型，突变体和转基因的名词。接下来，逐步介绍了从小鼠组织中提取和纯化基因组DNA的方法。我们还提供例子演示了如何分析基因分型结果，以及如何追踪具有所需基因型的小鼠。最后，我们呈现了一些有代表性的基因分型方法的应用以证明为什么这种常用的技术是小鼠研究必不可少的。...

电转化是应用在生物医学研究中的技术，它通过将外源基因物质导入到细胞中来改变基因的表达。更确切地说，壳內电转处理的是蛋壳内的早期发育中的小鸡胚胎。在该过程中，先将DNA或敲除载体注射到目的组织中。然而，遗传物质不能穿透胞膜进入细胞内行使功能。为解决这个问题，可施加一个电场暂时破坏胞膜的完整性。该电场还会造成带负电荷的核酸穿过胞膜上的小孔向正电极迁移，因此有效地将DNA或敲除载体引入了细胞内。该技术的主要优点是可将遗传物质的导入定位到某个特定发育时期的特定组织中。这样就可研究操控某个发育事件的遗传机制。本短片概述了壳內电转的原理，介绍了该技术要用到的工具，包括毛细针，电极和电转...

斑马鱼是一种重要的模式生物。它对发育生物学的研究特别有用。首先，斑马鱼多产，每星期能产生几百个后代，因此，很容易收集到大量的胚胎用于高样本数研究。其次，斑马鱼发育速度快，而且胚胎透明，这使得我们能方便观测发育进程。本短片展示了收集新受精斑马鱼胚胎的步骤。我们首先简单回顾了斑马鱼的交配行为，然后我们介绍了在特殊的实验室繁育鱼缸内建立杂交系。这种鱼缸可以让我们控制斑马鱼的交配。同时我们还说明了设置好鱼缸后在早上激发排卵（也叫大量排卵）的条件。接下来我们介绍了胚胎操作的关键技术，包括用化学物质PTU和脱氯作用抑制色素的产生以及去除包围胚胎的壳样的膜（卵壳）。最后，我们还介绍了这些技术在发育生物学研究中的实际应用。...

许多用到小鼠的研究需要对动物施用实验药剂。例如，也许会需要测试某特定治疗药物的有效性，或要诱导得到一个病理症状，或要进行麻醉或止疼。为了保证安全有效的施药，在施用药剂之前考虑各种不同因素是非常重要的。本视频讲述对小鼠施用药剂，先会重点讲到所用药剂需要注意的一些性质，如粘度、剂量和口感。接下来的讨论会集中在注射方法上，包括描述注射器和针头组件，如何理解针头的规格，以及针对一些常见注射位置来安全固定小鼠的方法。还将给出皮下注射(IP)和尾部静脉注射(IV)的具体操作。此外，还会讨论这些技术的应用以及一些其他的给药途径。...

鸡（家鸡）作为发育生物学的模式生物的一个优势是胚胎的发育在母体之外，并能方便地进行实验操作。许多技术可以使科学家对壳內的鸡胚进行研究，但它们对发育晚期的胚胎操作受到一定限制。值得庆幸的是，鸡胚还可以在壳外，也就是去壳进行培养。去壳培养的一个好处是能方便接触到组织，否则尤其是对于晚期发育阶段的胚胎，由于蛋壳的存在或鸡在蛋壳内的位置无法接触这些组织。去壳培养有两个主要的方法:全蛋黄培养和移植培养。全蛋壳培养时，蛋壳被敲碎，里面的内容会被转移到一个简单的培养容器中。而在移植培养方法中，胚胎会从蛋黄中分离出来并固定在培养容器中来维持膜的张力，它对于正常发育很重要。本短片将给出全蛋黄培养和移植培养技术的基本操作步骤，并将讨论在蛋壳外培养鸡胚的好处和坏处。最后，还会讨论到去壳培养的实验应用，演示如何用该技术来帮助显微观察胚胎和基因操作晚期胚胎。...

采用斑马鱼做为模型的一个突出优点是对它们进行遗传操作非常方便，对它们的早期胚胎进行显微注射即可。通过这种技术，含有遗传物质或者沉默表达框架的的溶液会被注入囊胚细胞:它们是位于新受精卵卵黄上方的胚胎细胞。将遗传物质导入细胞质一般是通过直接注射囊胚细胞，或者先注入卵黄再通过细胞质的自然流动导入囊胚细胞。成功的遗传学操作会带来一定数量的胚胎表型，用于阐明其发育的遗传学机制。...