愛“挑刺兒”的女科學(xué)家,她讓“吃魚不吐刺”不再是夢!
發(fā)布時(shí)間:2024-04-17
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吃貨們,準(zhǔn)備好迎接一個沒有魚刺的美食新時(shí)代了嗎?

在中國,魚類是廣受歡迎的美食,但魚刺的存在常常讓人們在享受美味的同時(shí)提心吊膽。

能不能吃到一條沒刺的魚?!這個吃貨的夢想放在以前是天方夜譚、癡人說夢,但現(xiàn)在,這個夢想有望照進(jìn)現(xiàn)實(shí)。

高澤霞

2024年,華中農(nóng)業(yè)大學(xué)的高澤霞教授及其團(tuán)隊(duì)傳來好消息——經(jīng)過多年的科研攻堅(jiān),他們培育出無間刺的草魚。在此之前,他們已經(jīng)先后培育出無肌間刺的斑馬魚和武昌魚等。而這些成果的取得,得益于高澤霞“愛挑刺兒”的性格。

種下用基因編輯技術(shù)“挑刺兒”的夢想

高澤霞2001年9月進(jìn)入華中農(nóng)業(yè)大學(xué)水產(chǎn)養(yǎng)殖學(xué)專業(yè)學(xué)習(xí)。2007年在研究生二年級順利轉(zhuǎn)博后,她成為所在學(xué)院第一個國際聯(lián)合培養(yǎng)博士生,遠(yuǎn)赴美國俄亥俄州立大學(xué)交流學(xué)習(xí),2010年學(xué)成回校。

一開始,高澤霞所在的團(tuán)隊(duì)主要研究武昌魚,愛鉆研的小姑娘憑借扎實(shí)的基礎(chǔ)和超強(qiáng)的研究能力順利攻克了相關(guān)難題。但她發(fā)現(xiàn)這些問題解決之后,武昌魚的價(jià)格還是抬不上來。為什么?一番調(diào)研過后,她發(fā)現(xiàn)了關(guān)鍵所在——武昌魚的魚刺多,不好賣!

能不能利用所學(xué)將武昌魚刺多的問題解決掉?好奇的高澤霞開始查閱相關(guān)文獻(xiàn)資料,發(fā)現(xiàn)之前也有學(xué)者關(guān)注過這個問題,但并未深入研究。這是一條鮮少有人觸碰的區(qū)域,足以說明它的難度,但敢想敢拼的高澤霞決定闖一闖。一番研究過后她決定將攻關(guān)的點(diǎn)落在魚間刺上。

在魚類進(jìn)化的過程中,有魚類的間刺經(jīng)歷了變軟退化的歷程。鱸形目的鱸魚、鲇形目的黃顙魚等甚至沒有肌間小刺。但因?yàn)闊o小刺魚類一般養(yǎng)殖成本較高,或者“嬌氣不好養(yǎng)”,所以國人選中的主養(yǎng)魚多以青、草、鰱、鳙、鯉、鯽、魴這些存在一定數(shù)量肌間刺的品種為主。如果能攻克這類魚肌間刺的問題,無疑是一件利國利民的好事。

“理論上講,如果能找到肌間刺形成的主控基因,是可以通過基因編輯技術(shù)實(shí)現(xiàn)不讓武昌魚長出肌間刺的?!鄙钏际鞈]給了高澤霞前行的勇氣?!傲硗?,我們的父母長輩包括我自己都有腰椎間盤突出問題,研究肌間刺還跟骨質(zhì)增生(俗稱骨刺)有點(diǎn)關(guān)系?!庇袎粝刖陀袆恿?,高澤霞踏上了這場利用現(xiàn)代基因編輯技術(shù)“挑刺兒”之旅。

“偵探挑刺兒”也不容易

在科研的道路上,理想總是美好的,但現(xiàn)實(shí)往往充滿了挑戰(zhàn)。

高澤霞及其團(tuán)隊(duì)在探索武昌魚肌間刺問題的過程中,就遇到了一個看似不可能完成的任務(wù)——要從每條性成熟的武昌魚中挑出84~146根肌間刺(普遍數(shù)量,存在個體差異),并從中提取高質(zhì)量的轉(zhuǎn)錄組RNA,以研究肌間刺的形成與基因表達(dá)之間的關(guān)系。

剃掉結(jié)締組織的鳊魚骨及魚刺

這項(xiàng)工作的技術(shù)難度極高。首先,需要精確地定位每一根肌間刺的位置,然后在麻醉的狀態(tài)下,小心翼翼地將這些與結(jié)締組織粘連的小刺拔出。接下來,她和她的團(tuán)隊(duì)必須迅速清除附著的肌肉組織,并在RNA降解前將其冷凍保存,以確保能夠提取到高質(zhì)量的RNA樣本。

經(jīng)過3個月的不懈努力,高澤霞和她的學(xué)生們終于掌握了這項(xiàng)“挑刺”技術(shù),并成功申請了世界上第一個關(guān)于魚刺研究的國家專利。這項(xiàng)技術(shù)不僅提高了RNA提取的效率,也為后續(xù)的基因表達(dá)研究奠定了基礎(chǔ)。

在深入分析武昌魚肌間刺組織與其他骨骼組織的基因和蛋白表達(dá)差異后,高澤霞團(tuán)隊(duì)逐步揭示了影響肌間刺生長發(fā)育的關(guān)鍵基因。他們從60多個候選基因中篩選出3個在不同程度上調(diào)控魚類肌間刺發(fā)生的基因。就像是一位耐心的偵探,他們不斷搜集證據(jù)、拼接線索,一步一個腳印,穩(wěn)扎穩(wěn)打。最終,他們找到了真相——runx2b基因缺失可以讓肌間刺完全缺失!“真的一根肌間刺都沒有!當(dāng)時(shí)我們都不敢相信這是真的?!敝i題解開后,高澤霞內(nèi)心久久不能平復(fù)。

2019年,高澤霞團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)了runx2b基因?qū)︳~類肌間刺的關(guān)鍵作用。他們首先在斑馬魚上驗(yàn)證了這一發(fā)現(xiàn),然后在2020年開始探索將這項(xiàng)技術(shù)應(yīng)用于武昌魚和其他經(jīng)濟(jì)魚類。到了2021年,他們成功地在武昌魚身上實(shí)施了基因編輯,并于2022年獲得了沒有肌間刺的武昌魚。同一年,團(tuán)隊(duì)也將這一技術(shù)應(yīng)用于草魚,這是一種性成熟較晚的魚類。經(jīng)過兩年的努力,高澤霞教授的團(tuán)隊(duì)不僅培育出了無刺的F1代草魚苗種,還從中篩選出了500多條無小刺的草魚個體。這些個體被用于繁育F2代,結(jié)果表明所有后代均為無刺草魚,且這一特性能夠遺傳。無刺草魚的成功培育,為消費(fèi)者提供了一種新的選擇,使得這種廣泛養(yǎng)殖的魚類在未來可能帶來更加便捷的食用體驗(yàn)。

努力讓“沒有小刺的魚”走進(jìn)千家萬戶

沒有間刺的魚安全嗎?味道如何?

華中農(nóng)業(yè)大學(xué)水產(chǎn)學(xué)院的學(xué)生分享了品嘗無肌間刺武昌魚的感受:“比正常的草魚更鮮嫩一點(diǎn)”“口感接近鱸魚,有蒜瓣肉”“肉質(zhì)、口感、味道和普通武昌魚沒有差別,唯一的差別就是沒有肌間刺,吃起來真的非常過癮,一大口下去根本不用擔(dān)心有刺?!?/span>

對比圖

經(jīng)過檢測,“無刺”草魚蛋白質(zhì)、微量元素、管纖維的氨基酸含量與普通草魚相近。相比于其他淡水魚草魚還可以用更低的飼料成本,換取更多的優(yōu)質(zhì)蛋白,而它們的排泄物成分,對水質(zhì)環(huán)境也更友好。

目前,高澤霞團(tuán)隊(duì)在“無肌間刺淡水魚”的研究中取得了階段性的進(jìn)展,團(tuán)隊(duì)也正在進(jìn)一步尋求合作,探索無肌間刺銀鯽的可能性。未來,這一技術(shù)還有望推廣至鰱魚、鳙魚等主要淡水魚種。團(tuán)隊(duì)還致力于將無刺魚類的養(yǎng)殖模式從傳統(tǒng)池塘向現(xiàn)代化工廠化養(yǎng)殖轉(zhuǎn)變,并對這些魚類的營養(yǎng)品質(zhì)進(jìn)行更深入的評估。他們堅(jiān)信,未來隨著國家基因編輯育種相關(guān)政策的落實(shí),“沒有小刺的魚”一定能走進(jìn)千家萬戶。

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