综述:潜在的新型耐高温模式鱼 —— 温泉鱼(Garra rufa)的研究进展与展望

【字体: 时间:2025年02月28日 来源:Zoological Letters 1.7

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  为探索温泉鱼(Garra rufa)的应用潜力,日本三重大学(Mie University)研究人员开展其作为模式鱼的研究,发现其有望用于人类疾病研究及相关领域,意义重大。

  在神秘的中东水域,生活着一种名为温泉鱼(Garra rufa)的小鱼,它还有个有趣的名字 ——“医生鱼”。长久以来,这种小鱼凭借独特的习性,在人类社会中扮演着别样的角色。它喜欢啃食人类皮肤的死皮细胞,这一特性让它成为温泉浴场里治疗皮肤病的 “小帮手”,备受人们关注。
然而,随着研究的深入,科学家们发现,温泉鱼的价值远不止于此。在生命科学和医学研究领域,寻找合适的动物模型一直是个重要课题。传统的小鼠等哺乳动物模型,存在实验成本高、伦理问题复杂等缺陷。鱼类模型因具有繁殖快、成本低、与人类基因相似度较高等优点,逐渐受到科研人员的青睐,其中斑马鱼和青鳉鱼已成为常用的模式鱼。但这些鱼类也有自身的局限性,比如它们对温度较为敏感,难以在接近人体体温的环境中生存和正常生长,这就限制了它们在模拟人体生理环境研究中的应用。

为了突破这一困境,挖掘更理想的动物模型,来自日本三重大学(Mie University)等机构的研究人员将目光投向了温泉鱼。他们围绕温泉鱼展开了一系列深入研究,旨在探索其作为新型模式鱼的可能性,研究成果意义非凡。

研究人员在研究过程中,运用了多种技术方法。通过对温泉鱼的线粒体基因组分析,确定其在鱼类中的分类地位;利用细胞遗传学方法,测定温泉鱼的染色体数目;借助基因组测序技术和生物信息学分析,对其基因组进行研究,预测基因组成和结构。

下面来详细看看研究结果:

  • 系统发育关系:通过线粒体基因组分析,发现温泉鱼属于鲤科(Cyprinidae)野鲮亚科(Labeoninae),与泥鳅(Cirrhinus molitorella)和印度野鲮(Labeo rohita)同属一个亚科。并且,不同种类的温泉鱼在基因上存在差异,这种差异与它们的地理分布相关。
  • 生物学特性:温泉鱼体型较小,成年体长约 15cm,性成熟年龄为 1 年,5 - 8 月为自然繁殖期。其身体呈灰褐色,有助于在自然环境中伪装。它的嘴巴附近有一个特殊的吸盘状器官,这不仅方便它附着在物体表面,还能帮助其摄取食物和啃食人类皮肤的死皮细胞。温泉鱼是底栖鱼类,喜欢生活在温暖、水流湍急、水底多岩石或沙子的浅水区,主要分布在中东地区的河流和湖泊中。
  • 养殖情况:由于自然环境中的温泉鱼数量无法满足市场需求,人工养殖变得十分重要。研究发现,温泉鱼对温度适应范围较广,能在 3 - 7°C 的低温和 38 - 43°C 的高温环境下生存,但养殖时应避免水温剧烈变化。它的繁殖方式特殊,受精卵无粘性,会沉入水底,需要及时转移以防止被亲鱼吞食。在人工养殖条件下,温泉鱼的繁殖频率为 15 - 30 天一次,每次产卵 57 - 314 枚,卵的平均直径为 2.83mm。
  • 疾病相关:温泉鱼易感染多种病原体,寄生虫如鲤嗜子宫线虫(Clinostomum complanatum)、宾格尔双身虫(Paradiplozoon bingolensis),以及病原菌如温和气单胞菌(Aeromonas sobria)等,都会对其造成危害。这些病原体可能导致温泉鱼死亡、生长缓慢和饲料转化率降低,因此在养殖过程中,做好检疫工作至关重要。
  • 传统应用:温泉鱼作为 “医生鱼”,在治疗皮肤病方面有一定效果,尤其是对牛皮癣(psoriasis)等疾病,能帮助患者缓解症状。不过,其在治疗过程中也存在感染风险,水中和鱼身上可能携带多种病原体,如耐甲氧西林金黄色葡萄球菌(methicillin-resistant Staphylococcus aureus)和海分枝杆菌(Mycobacterium marinum)等,所以确保治疗环境的卫生和鱼的健康非常关键。此外,温泉鱼还可作为观赏鱼,在控制水族箱藻类和饲料残渣方面发挥作用,并且在一些地区,它还是人类的食物来源,其鱼肉富含多种对人体有益的脂肪酸,如油酸(18:1ω9)、二十碳五烯酸(20:5ω3)、二十二碳六烯酸(22:6ω3)等,具有潜在的营养价值。
  • 新兴应用:温泉鱼在伤口愈合方面展现出一定潜力,其唾液中可能含有促进伤口愈合的成分,包括抗菌剂等。同时,温泉鱼治疗还能缓解压力,对心理健康有益。在癌症研究和传染病研究中,现有鱼类模型存在局限性,而温泉鱼耐高温的特性使其有望成为更理想的模型。初步测试表明,温泉鱼能在 40°C 的环境中生存,且运动活性不受影响,这一优势是其他常用鱼类模型所不具备的。
  • 基因组测序:目前,温泉鱼的基因组测序工作正在进行中。虽然其基因组资源有限,但通过对同亚科其他鱼类基因组的研究推测,温泉鱼的基因组可能富含 DNA 元件和长末端重复反转录转座子(LTR retrotransposons)。国际研究团队正在努力构建温泉鱼的染色体水平基因组组装,为进一步研究其生物学特性和应用潜力提供基础。

研究结论表明,温泉鱼具有作为新型模式鱼的巨大潜力,尤其是在研究人类疾病方面。它能在接近人体体温的环境中生存,这一特性使其在模拟人体生理环境研究中具有独特优势。随着温泉鱼基因组测序项目的推进,其耐高温机制将逐渐明晰,这不仅有助于推动生物医学研究的发展,开发新的治疗方法和药物,还能为鱼类养殖和物种保护提供科学依据,在全球变暖的背景下,对维持生态平衡和生物多样性具有重要意义。同时,研究人员也指出,尽管温泉鱼前景广阔,但在将其广泛应用于生物医学研究之前,仍需深入研究其生物学特性、完善养殖技术,并解决可能存在的伦理和安全问题。相信在未来,温泉鱼将为生命科学和健康医学领域带来更多惊喜和突破。
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