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科学解读:耗子尾汁

2020 / 11 / 27环球科学
Tags 老鼠
图片来源:pixabay

写在前面:我是小白鼠。这是一篇正经且讲武德的文章,为大家介绍耗子尾汁的故事。希望大家珍爱耗子尾,耗子尾汁。

首先,在确认耗子尾汁的成分之前,我们先默认耗子尾的确是耗子的尾巴。秉承着科研武德和实验精神,我们根据这个假设则可以将其推论为小鼠(Mice)或者大鼠(Rat)的尾巴。知道这一点后,就可以来分析模型鼠的尾巴成分了。

基础款

在不进行任何处理,保持尾巴完整的情况下,我们如果要获得耗子尾汁,那么最好的办法就是静脉取血。在执行静脉取血前,必须将小鼠进行固定或者麻醉,之后用针平行穿刺小鼠的尾静脉,这样取下的就是纯净的耗子尾汁了。这种耗子尾汁是基础款,它的成分就是熟知的血液,包含血浆和血细胞。

从尾静脉取血。图片来源:https://www.nature.com/articles/laban0906-24
从尾静脉取血。图片来源:https://www.nature.com/articles/laban0906-24

血细胞中有红细胞、白细胞和血小板三种主要成分,而这也是用于检测小鼠生理指标的几个细胞指标,常常用于判定贫血、白细胞减少症、淋巴细胞增多症和全血细胞减少症等血液疾病。而血液中另外一些生化指标,例如肝素、葡萄糖、脂质、胰岛素水平则可以用来分析小鼠的代谢情况,这也是许多代谢模型小鼠的静脉血能提供的信息。

进阶款

不过,耗子尾汁还能以其他的复杂形式呈现在研究人员面前,例如实验室经常会使用到的基因分型(Genotyping)过程。通常来说,每个实验室都会养上一些基因敲除小鼠,有一些小鼠带有的基因型是研究人员特喜欢的。但是,由于基因都是成对存在,当雌雄鼠交配后,则可能产生各种基因型的后代,例如2只 +/- 的小鼠交配,生下来的后代有1/2的 +/-、1/4的 +/+ 和1/4 的-/-。研究者一般从外表不能分辩后代到底是哪一种基因型,为了挑选自己心仪的基因型小鼠,耗子尾汁就能派得上用场了。

研究人员只需剪下一段,用蛋白酶充分消化,加入无菌水把耗子尾变成一堆肉末状的液体,利用离心机将耗子尾细胞中的DNA暴露出来。然后通过提取一滴珍贵的耗子尾汁原液进行PCR,就能确定小鼠的基因型了。在这个过程中的耗子尾汁会从浑浊的肉泥水,转变成清澈的透明状,其中掺杂着些许小鼠DNA,看起来属于进阶版的耗子尾汁。原则上,小鼠的脚趾也可以做到这种程度,但一般剪脚趾都用来给小鼠编号了,因此还是耗子尾最方便了。

高端款

在进阶版之上,耗子尾汁还能变得更加高端,一种被称作鼠尾胶原蛋白的“珍贵”液体就来自大鼠的尾巴,制作过程需要经历醋酸抽提、氯化钠沉淀和磷酸氢二钠沉淀等步骤,才能从鼠尾中获得珍贵的胶原蛋白。这种胶原蛋白在37℃的条件下会形成3股螺旋结构,可以用来当作细胞培养的基质。

细胞培养过程中,细胞需要贴附在培养皿表面(悬浮培养细胞除外)才能完成生长过程,而有一些细胞却总是不太给力,自己完成不了贴壁过程或者贴壁困难,这个时候鼠尾胶原蛋白就能承担起让细胞更容易贴壁的作用。这一步也被称作涂层(coating),给培养皿涂上了一层胶原蛋白后,细胞就能更好地贴附上去,除了培养皿,一些需要使用海藻碳酸钙微球培养得细胞,同样也可以用鼠尾胶原蛋白协助细胞贴壁生长。

除了让细胞更好贴上去,鼠尾胶原蛋白还能用于制备三维胶,这样可以在培养皿中一定程度上模拟身体内部的生长环境,让细胞在更真实地条件下进行生长。当然,除了这些,耗子尾汁还能做到很多事情,只需要打开知名网站——知网,输入鼠尾胶原蛋白就能看到,例如鼠尾胶原蛋白可用于制备防皱保湿或美白产品,制作止血海绵敷料等各种高端用途。

更多选择

另外,除了尾静脉取血能获得基础款的耗子尾汁,静脉注射同样能制造新的耗子尾汁,此场景一般发生在药理或者毒理实验中,注射物一般都是药物或者小分子化合物,当然也有一些转移瘤实验也会利用尾静脉注射目标癌细胞。此时,耗子尾汁的成分就完全取决于实验者注射进去的成内容。

如果不是严格要求耗子尾汁的来源是动物,那么耗子尾汁还有可能是鼠尾草的汁液,鼠尾草(Salvia japonica Thunb)是唇形科、鼠尾草属的一年生草本植物。而薄荷、藿香、紫苏、迷迭香、百里香等带有香料气味的植物都属于唇形科,因此鼠尾草也带有特殊的香味,它通常会被制作成精油,一小瓶微透明的淡淡清香液体就是一瓶耗子尾汁。

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鼠尾草原产于欧洲南部与地中海沿岸地区,也曾被欧洲一些地区当作应对瘟疫的药物,1910年的一篇《科学美国人》文章曾回顾分析了中世纪一些用于应对瘟疫的配方,著名的“马赛醋”,又名“四贼醋”的药剂中就使用了鼠尾草,因为当时马赛的四个小偷用特殊的配方抵御了鼠疫的侵袭,而鼠尾草也被认为具有抵抗瘟疫的作用,成为了一种流行的抗瘟疫药剂配方。现代医学中,也有一些实验检测了鼠尾草提取物的功效,例如鼠尾草酚能阻碍癌细胞的增殖,另外用鼠尾草提取物给小鼠灌胃后,能改善它们的风湿性关节炎症状。

不过,鼠尾草的英文是Sage,而真正还有一种叫做Rat tail Cactus的植物,就是鼠尾草仙人掌,这种耗子尾汁大概就是一些掺杂着植物细胞的仙人掌汁了。。。

珍爱耗子尾

说到这里,不得不提一提历史上,耗子尾所经历过的最大劫难。这场劫难来自于奥古斯特·魏斯曼(August Weismann)对于“获得性状遗传”学说的坚决否认,该学说认为后天获得的性状也能遗传给后代。为此,魏斯曼做了一个大胆的实验,连续22代剪掉了小鼠的尾巴,并观察它们后代的生长情况,一共有901只小鼠在实验中被人为地剪去了尾巴,但新生鼠都无一例外地带有尾巴。魏斯曼也根据这个实验结果,否定了任何形式的获得性状遗传。

当然,后续也有其他学派的学者站出来,认为魏斯曼这种故意造成的机械性伤残是无法遗传的,而获得性状遗传更多的是指生物体变异的性状可遗传。现代分子生物学出现后,科学家也发现获得性遗传可能来自表观遗传学层面,一些环境引起的DNA甲基化能够影响基因表达,并遗传给下一代。获得性状遗传的问题并没有因为耗子尾的牺牲而得到终结。

由于做实验要剪耗子尾,榨汁取营养物要拿耗子尾,抽血打针还要不停折磨耗子尾,耗子尾牺牲现象实在太过严重。现在,许多研究者都开始强调保护耗子尾,不要在实验室中去揪小鼠的尾巴,《英国医学杂志》的一篇报道文章就直接用“不要提实验小鼠的尾巴”为题,警告大家随意用尾巴提起小鼠,会给它们造成很大的压力,建议使用一个管让小鼠爬进去再捕捉小鼠。

保护耗子尾,人人有责,劝各位年轻实验员耗子尾汁。