重大突破!科学家培育出无刺武昌鱼,或将改变淡水鱼养殖产业

发表时间:2021/12/25 21:33:34  来源:Hi科普  浏览次数:3076  
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吃鱼最担心什么?当然是怕鱼刺卡到喉咙了。为此,咱们中国人可是从小就要学习一门吃鱼挑刺的手艺。不过,我们或许可以不用再担心了,因为科学家已经从源头上帮我们解决了这个问题,也就是将以前刺多的鱼培育成了无刺鱼。

有刺鱼是如何变成无刺鱼的,它们在味道、养殖和生存能力上会不会出现大的变化?

重大突破!科学家培育出无刺武昌鱼,或将改变淡水鱼养殖产业?

有刺鱼变无刺鱼

2021年12月18日,华中农业大学水产学院高泽霞教授带领的团队,已经找到了控制鱼刺的基因,并且成功培育出了第一代无刺鱼。往后,我们吃鱼不挑刺很有可能成为现实。

然而,在带给“吃货”福利的背后,却是科研人员9年来日复一日的试错和研究。

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时间回到2012年,刚刚博士毕业的高泽霞,选择了“如何让刺多的鳊鱼变成无刺鱼”这一课题。这是一个非常值得研究的话题,“很多人都有被鱼刺卡喉的经历,所以我想培育出无刺鱼,这可能是将来大宗鱼类产业发展的一个方向。”

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以往对鱼刺的研究都是从形态方面出发,但是并没有实际的使用价值,而高泽霞却找到了一项研究空白,通过遗传和分子调控来改变鱼刺的有无。关键就是找到能够调控鱼刺生长的基因(主效基因),只要找到了这个基因也就找到了控制鱼类长刺的开关。

就像杂交水稻的繁育一样,寻找这个基因的过程漫长而艰难,因为基因看不到也摸不着,一个生物体内差不多有上万个基因,要从中准确寻找到控制鱼刺的基因无异于大海捞针。

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高泽霞教授团队

高泽霞教授向记者描述了寻找鱼刺基因分子表达的情形:他们将每一根细刺从鳊鱼身上小心翼翼地挑出来,剔掉结缔组织,在降解之前,快速放进液氮保存,再快速提取RNA,快速进行基因表达。

说是快速,整个团队完成这一操作,也足足花了三个月时间,才最终筛选出有可能和鱼刺相关的近50个基因。

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接下来就是逐个验证这50个基因,哪个才是真正的“鱼刺基因”了。由于鳊鱼生长速度比较慢,科研团队决定将这些基因放到斑马鱼的身上进行实验。利用基因编辑技术,一个一个依次敲掉这些基因,看鱼刺的生长有没有发生变化。而这个验证又耗费了7年时间。

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直到2019年底的时候,在淘汰了40多个基因以后,主效基因总算出现了,几百条无刺斑马鱼的生长状态非常良好。为了进一步验证这些无刺鱼的基因稳定性,又再经过几代繁育,高泽霞教授发现后代斑马鱼也都是无刺鱼。这才总算可以确定找到的就是主效基因。

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现在,高泽霞团队和中科院水生所的桂建芳院士团队已经分别在鳊鱼、草鱼和鲫鱼身上敲除了这一基因,获得的第一代杂合体的无刺鱼生长状况良好。科学家们确定所有种类的有刺鱼,只要敲除了“鱼刺基因”,都可以得到相应的无刺鱼。

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肌间刺

鱼刺相当于鱼的骨骼,缺少了“骨骼”的无刺鱼会发生什么变化呢?

事实上,鱼刺和鱼骨头还是有区别的。鱼骨头是鱼类的骨架,没有骨架它就不是鱼类了,而是软体动物。本次研究中的鱼刺,是指鱼肉中细密的小刺,也是我们吃鱼时最讨厌的部分,被叫做肌间刺。

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对于肌间刺的作用目前还没有定论,大部分科学家推测它的主要作用是支撑肌肉,一些肉质比较疏松的鱼类,不仅肌间刺数目相对较多,而且肌间刺上的分枝也较多,比如鲢鱼和鳙鱼,甚至出现了复杂的树状分枝。

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肌间刺的另一个作用是肌肉力量的传导。简单地说,低级鱼类之所以拥有肌间刺,主要是因为它本身控制不了身体,就需要借助贯穿全身的鱼刺来控制肌肉摆动身体,从而加快游动速度。而一些高级鱼类已经可以充分利用强大的肌肉力量快速移动了。

既然肌间刺和鱼类的运动有关,那么肌间刺的数目也就与肌肉中蛋白质的含量有一定的关系了。这也就是海水鱼相比淡水鱼肌肉弹性更好的原因。

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科学家依据这一点认为,肌间刺是低等真骨鱼类所特有的一种结构,这些鱼刺的数量会随着鱼类的演化逐渐减少,直至进化到某一阶段以后才会完全消失。

其中鲤形目的鱼类鱼刺普遍较多,包括我们熟悉的鲤鱼、鲢鱼、鲫鱼、鳙鱼、草鱼、青鱼等;而鱼刺较少或没有鱼刺的大部分是鲈形目,包括鲈鱼、鳜鱼、带鱼、黄花鱼、石斑鱼、罗非鱼等。

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而本次科学研究,强行将鱼刺较多的武昌鱼变成无刺鱼,很有可能会影响武昌鱼的成长。它们长期以来依靠鱼刺进行高速游动,缺失了鱼刺的武昌鱼要么只能减少游动,要么就需要努力学会用肌肉控制身体进行游动。

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好在它们不需要到自然界去竞争食物,在人工养殖的环境下,衣食无忧的武昌鱼减少了运动,或许可以增加产量,但是肉质或许会有所下降。

无刺鱼将改变淡水鱼养殖产业?

对于自己和团队共同努力了将近10年的研究成果,高泽霞教授自信地说道:“相信无刺家鱼将会是大宗淡水鱼产业、家庭饮食结构的一次升级。”

不可否认,如果在同样健康和好吃的前提下,无刺鱼将会更具有优势。毕竟我们早就受够了吃一口鱼,担惊受怕找半天刺的状况,要是不小心鱼刺卡在喉咙里,这种难受的感觉估计很多人也是深有体会的。

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不过,无刺鱼想要就此成为淡水鱼产业和家庭饮食结构升级的关键点,却仍然缺乏动力。

首先是,目前的无刺鱼还只是试验阶段的第一代杂合体,等到第三代无刺鱼长成还需要至少4-5年时间。而要正式投入市场进行批量养殖,估计至少也要6年以上了。

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而且实验阶段和市场化养殖的条件并不相同,从实验到养殖的转变也必然存在很多差异,尽管目前获得的第一代杂合体的无刺鱼生长状况良好,形态正常,习性和普通有刺鱼没有差异,但是其中的养殖方法也肯定需要做出调整。

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最关键的一点在于,无刺鱼是基因编辑的产物,在全球范围内,人们对于转基因技术和转基因食品仍然存有争议。虽然袁隆平院士曾经说过,“转基因是未来的发展方向”,但是他也说过“人民不是小白鼠,不能用那么多人的健康和生命安全做实验来冒险”。所以说转基因这个问题目前是说不清楚的,只有通过实践来证明。

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但是在实践的结果出来以前,很多人的担忧也是合情合理的。2018年Nature旗下的食品刊物就专门调查了中国消费者对待转基因食品的态度,结果发现支持者非常少,只占到10%左右,而反对者则高达40%以上。所以无刺鱼想要推向市场还需要等待时间。

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