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黑龍江無刺鯽魚問世!基因改造或成未來育種新風(fēng)向,你敢吃嗎?

 James5291 2022-02-13

鯽魚是亞洲最常見的淡水魚,以肉質(zhì)鮮嫩出名,用來煲湯更是一道鮮美的菜肴。但是,鯽魚的體內(nèi)有很多小細(xì)刺,許多人在品嘗的時(shí)候都被卡過脖子,因此變得對(duì)鯽魚“望而生畏”。

然而,在今年1月,中國(guó)科學(xué)家研制出的無刺鯽魚問世了,從此以后,我們不被魚刺卡脖子將不再是夢(mèng)!據(jù)悉,該研究團(tuán)隊(duì)來自中國(guó)水產(chǎn)科學(xué)院黑龍江研究所,他們使用基因編輯育種方法,剔除了鯽魚體內(nèi)肌間刺,只留下了脊椎和大的骨骼。

基因編輯是一種特殊的轉(zhuǎn)基因技術(shù),本質(zhì)是改造生物基因序列,這種無刺鯽魚如果真的普及,你敢吃嗎?基因編輯的食物和傳統(tǒng)的轉(zhuǎn)基因食物又有什么不同?

超1600個(gè)選項(xiàng),反復(fù)試錯(cuò)尋找無刺基因

7年前,黑龍江水產(chǎn)研究所就設(shè)立了鯉科魚類的肌間刺研究課題。這里的研究員笑著表示:“很多人有被魚刺卡喉的經(jīng)歷,所以我想培育出無刺魚,這可能是將來大宗魚類產(chǎn)業(yè)發(fā)展的一個(gè)方向?!?/p>

魚刺的學(xué)名叫作肌間骨,但和人類大同小異的骨骼不同,魚骨的生態(tài)非常多樣:有的魚有刺、有的魚沒刺;有的魚刺多,有的魚刺少。之后,研究團(tuán)隊(duì)確認(rèn)了大概的方向:要揭秘魚刺,首先就要從生命的“密碼”——基因來入手。

決定它們的或許會(huì)是一個(gè)或者某幾個(gè)關(guān)鍵基因,只要改變基因,就能改變魚刺的生成??呻y點(diǎn)在于,小小的魚體內(nèi)基因也有千萬種,要如何才能找到關(guān)鍵基因呢?

這件事情沒有捷徑,科研人員們只能選擇排除法,一個(gè)個(gè)順著尋找。好在,每一個(gè)基因所展現(xiàn)的性狀都是固定的,研究員可以根據(jù)性狀慢慢排除。

他們需要把每一根細(xì)刺從魚身上挑出來,剔除上面的結(jié)締組織,放進(jìn)液氮保存之后快速提取RNA。看似簡(jiǎn)單的過程,由于魚的細(xì)刺眾多,捕捉基因表達(dá)又是一項(xiàng)精密、復(fù)雜的技術(shù),他們花了數(shù)年時(shí)間,才從魚刺中提取出肌間刺相關(guān)的1600多個(gè)候選基因。

提取出基因,下一步就是實(shí)驗(yàn)了。這時(shí)候,在實(shí)驗(yàn)材料的選取上又出現(xiàn)了難題,那就是鯽魚的繁殖時(shí)間。自然界的鯽魚一年只繁殖1~2次,長(zhǎng)成成魚更是需要1~2年時(shí)間,用來做實(shí)驗(yàn)效率實(shí)在太低了。

于是,團(tuán)隊(duì)選擇了使用斑馬魚來作為實(shí)驗(yàn)素材。斑馬魚是一種熱帶淡水魚,以生長(zhǎng)能力強(qiáng)而著稱,三四個(gè)月就能繁殖一代,而且就算心臟被拿掉,也只需要幾周就能長(zhǎng)出一個(gè)新的心臟,因此,斑馬魚這一被稱作“魚屆小白鼠”的種類就被確定為了實(shí)驗(yàn)素材。

之后,就是反復(fù)、枯燥的實(shí)驗(yàn)過程,先從斑馬魚的基因中找到之前篩選的上千個(gè)RNA,接著像開盲盒一樣一個(gè)一個(gè)依次敲掉,并觀察斑馬魚魚刺的狀況。這實(shí)驗(yàn)既單調(diào)又重復(fù),一做就是7年多。

實(shí)驗(yàn)期間還出現(xiàn)了一次“烏龍”,在一次如常敲掉一個(gè)基因之后,實(shí)驗(yàn)批的斑馬魚中出現(xiàn)了一條無刺魚!當(dāng)時(shí),研究員們都興奮不已,滿心以為自己已經(jīng)找到了正確答案,可后來發(fā)現(xiàn)同批次的魚中其他都是有刺魚,這條或許只是出現(xiàn)了基因突變。雖然不如預(yù)期結(jié)果,但他們依然維持著樂觀,畢竟科研過程就是一場(chǎng)長(zhǎng)跑,是需要不斷試錯(cuò)的。

有了這次教訓(xùn),研究團(tuán)隊(duì)又排除了一些基因,把范圍縮小到了原來的70%左右。終于,在2019年“突然出現(xiàn)”了一個(gè)調(diào)控肌間刺發(fā)育的關(guān)鍵基因。

這一成果給了研究人員極大的動(dòng)力,就像在渾濁的河里淌水多年,今次終于摸到了石頭。同年,第一批無刺斑馬魚成功培育,幾百條實(shí)驗(yàn)用魚穩(wěn)定無刺,而且性質(zhì)非常穩(wěn)定,就算經(jīng)過了幾代的繁衍,后代也都是無刺魚。

這樣一來,就排除了所有分支的表型基因,能確定這個(gè)基因是控制肌間刺的主效基因,可惜的是,由于這個(gè)基因的影響,導(dǎo)致魚的生長(zhǎng)出了問題,魚肉中氨基酸、脂肪酸的含量和普通的有刺魚有差異。

于是,研究人員又花兩年時(shí)間對(duì)這些無肌間刺鯽魚進(jìn)行了改良,直到2021年,終于獲得了第一代正常發(fā)育的可遺傳群體。這些魚個(gè)個(gè)生長(zhǎng)良好,肉質(zhì)肥美,終于可以和正常鯽魚相差無幾,有望端上我們的餐桌了。

研究團(tuán)隊(duì)這些專業(yè)、準(zhǔn)確的研究手法,申請(qǐng)到了國(guó)內(nèi)魚刺研究的第一個(gè)專利,以后這些研究成果還可以作為公開信息向各個(gè)研究組推廣,今后能實(shí)現(xiàn)“無刺”的或許遠(yuǎn)不止是鯽魚!

無刺鯽魚安全嗎?基因編輯和轉(zhuǎn)基因有什么差別?

既然技術(shù)問題都解決了,那么就是群眾們最關(guān)心的食品安全問題了。前幾年,轉(zhuǎn)基因產(chǎn)物被推到了風(fēng)口浪尖,人人口誅筆伐,現(xiàn)在連這都還沒了解透,這個(gè)新出現(xiàn)的“基因編輯”又是什么東西?可靠嗎?

二者的區(qū)別簡(jiǎn)單概括就是:基因編輯不會(huì)跨物種,而是直接進(jìn)行基因的“內(nèi)部整改”,以此培育出新性狀的新品種;

轉(zhuǎn)基因通常是需要用到外源基因,也就是從跨物種的生物體內(nèi)提取,并轉(zhuǎn)移到受體的生物中,使其發(fā)生性狀的改變。

舉個(gè)例子,自然的番茄中會(huì)分泌一種酶,這種酶使得番茄變軟,降低保鮮期;但后來人類從其他蔬菜中引入了一段反義基因,降低了這種酶的分泌量,使得番茄的保鮮期更加長(zhǎng)久,這種就叫做轉(zhuǎn)基因;

而如果人們只是把番茄中分泌酶的這個(gè)基因給剔除了,使其達(dá)成較長(zhǎng)久的保鮮效果,這種就叫作基因編輯。

轉(zhuǎn)基因的優(yōu)勢(shì)在于更加多樣化,能更多方位顛覆原本生物的性狀;而基因編輯是提高了育種的效率和精準(zhǔn)性,本質(zhì)不涉及其他物種,只能說是對(duì)原物種進(jìn)行改良。

當(dāng)然,如果要說安全程度,自然還是改造內(nèi)源基因的基因編輯更加穩(wěn)定,它還獲得了2020年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng),不至于像轉(zhuǎn)基因技術(shù)那樣可能會(huì)不慎引入多余基因,造成潛在的危害。

而且在有國(guó)家檢驗(yàn)的前提下,能夠上市的基因編輯食品一定都是安全的,可以放心食用。

不過,今后隨著技術(shù)進(jìn)步,轉(zhuǎn)基因和基因編輯都會(huì)變得更加安全,這兩種各有千秋的方法或許會(huì)相互聯(lián)合,成為將來生物育種的新風(fēng)向。

最后,這條經(jīng)過基因編輯的無刺鯽魚如果端上桌,你敢吃嗎?

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