一、小白鼠成为实验动物的背景
小白鼠作为实验动物由来已久,早在 17 世纪就有科学家用小鼠做实验,20 世纪初小鼠正式成为动物实验的 “主角”。
小白鼠成为实验动物有着很长的历史渊源。20 世纪初,在美国马萨诸塞州的格兰比,一位名叫阿比?拉斯罗普的退休女教师创办了一家农场,后来农场亏本,她开始饲养花枝鼠,专门卖给宠物鼠爱好者。1908 年,拉斯罗普注意到一些花枝鼠长了肿瘤,她把这些生病的花枝鼠送到宾夕法尼亚大学的癌症研究人员那里,证实了这些小鼠得了癌症。从那时起,小鼠开始被逐渐用于部分癌症的研究,并日渐频繁地出现在实验室中。
世界上第一个近交系小鼠是 1909 年采用近亲繁育方法培育而成的 DBA 小鼠。1912 年,美国纽约纪念医院的哈希?巴格购得一批野生的白化小鼠,经过多代近交培育,最终获得品系名为 BALB/c 的白化小鼠品系,自此,小白鼠正式登上历史舞台。
小白鼠作为实验动物的原因有很多。首先,小鼠体型小,性情温顺,易于抓捕,饲养管理方便;而且小鼠繁殖能力强、成长快,一只小鼠一年产仔 6—10 胎,每胎产仔数为 8—15 只,属全年多发情性动物。其次,小鼠对外来刺激极为敏感,对多种毒素和病原体具有易感性,反应极为灵敏,对致癌物质也很敏感,自发性肿瘤多。另外,小鼠能提供同胎和不同品系实验样本,由于动物遗传均一,个体差异小,实验结果精确可靠。在基因研究方面,2003 年实验小鼠基因组 DNA 测序完成,在小鼠的 3 万到 4 万个基因中,已被证实有 90% 左右的基因与人类高度相似,一些医学的科研和临床实验都是用小鼠完成,人类很多顽疾可以在小鼠身上找到相似性状。此外,早在 1959 年,动物学家威廉?罗塞尔和微生物学家雷克斯?伯奇发表了《仁慈实验技术原理》,提出以低等动物替代高等动物,用小动物替代大动物,这也是小鼠用于实验使用较多的原因之一。
二、小白鼠的特点
(一)数量众多
小白鼠的繁殖能力极强,这使其在实验动物中脱颖而出。一只成年小白鼠在生育期内可怀 6 - 10 胎,每胎产仔 8 - 15 只,一年内最多可生 150 只鼠宝宝。如此高的繁殖率能够满足实验对数量的巨大需求。每天约有 2500 万只小白鼠被当做实验对象,数量上的充足不仅能降低实验成本,还能缩短科学家们实验的时间。
(二)基因相似度高
人和老鼠基因相似度超过 97%,小白鼠对大多数药物抗性和反馈都与人类近似,会表现出与人类相似的病理特征。在小白鼠身上的 3 万 - 4 万个基因中,90% 左右的基因与人类高度相似。人类和小鼠的蛋白编码区域平均相似度为 85%,有一些区域相似度为 99%。小白鼠的染色体和人类的染色体也非常接近,人类有 46 条染色体,小白鼠有 40 条。人类身上的疾病可以在小白鼠身上找到相似的症状特征,能够从实验中发现治病基因。
(三)稳定性强
经过多代人工选育和近亲杂交,小白鼠的基因尽可能纯合,个体差异小,遗传基因稳定,有利于实验结果的平行观察。在 20 年前,相同品系的小白鼠一般被认为基因组是完全相同的,虽然近些年同代小白鼠间基因的细小差异开始影响某些尖端实验的结果,但小白鼠仍是目前成本最低,同时也是最接近纯合的哺乳类模式动物。
(四)易控制
小白鼠体型小,相对温顺,对人威胁低,容易控制,在打针或解剖等实验中相对稳定。考虑到很多从事动物相关实验工作的学者为女性,相较于大猩猩这种哺乳动物,小白鼠显然更容易控制。同时即便是被小白鼠咬了,对于人来说也几乎不存在任何威胁,因为在实验室出生长大的小白鼠是非常干净的。
(五)成本低
小白鼠价格便宜,一只大约 5 元左右,杂食性,饲养难度低,购买成本和饲养成本在实验哺乳动物中都极低。小白鼠的繁殖力惊人,所以不用担心实验对象短缺的状况。再加上小白鼠的成长周期短,培养成本也低,省下的经费可更好地用于其他方面的科学研究。
三、小白鼠在实验中的作用
小白鼠在医学、遗传、生物制品等各方面的实验中发挥了难以替代和不可磨灭的贡献。
在医学学习中,大部分实验都离不开小白鼠。在病理生理学实验中,利用小白鼠观察氧对动物的神经系统、呼吸、粘膜及内脏颜色变化的影响,使我们了解条件因素在缺氧发病中的重要性,掌握小鼠的捕捉和固定,以及腹腔注射技术。药理学实验也同样离不开小白鼠,很大一部分药物都是通过给小白鼠试用来观察效果。分析普萘洛尔的抗缺氧作用、了解巴比妥类的抗惊厥作用、探究氯丙嗪的安定、镇静和降温作用等实验中,小白鼠都是主要实验对象。在医学免疫学中,做巨噬细胞吞噬鸡红细胞实验,小白鼠也起到了重要作用,检测了吞噬细胞的吞噬作用,判断机体的非特异性免疫功能。
小白鼠能在众多实验中成为主要实验对象,原因是多方面的。首先,小白鼠具有高度的生育能力,能够迅速繁殖,每胎可产下多个幼仔,为实验提供了大量的材料。其次,小白鼠相对较小,容易管理和饲养,实验室中可以容纳大量小白鼠而不需要太多空间。再者,小白鼠的遗传多样性丰富,已培育出多种品系,具有不同的遗传特征,便于进行基因相关研究。此外,小白鼠寿命相对较短,科学家可以在相对较短的时间内观察到生命周期内的各种生理和疾病变化。小白鼠的生理特征与人类有许多相似之处,包括器官结构、免疫系统和代谢途径,是研究人类生理和疾病的良好模型。在实验室环境中,科学家可以精确控制小白鼠的生活条件,排除外部因素对实验结果的干扰。小白鼠相对温顺,容易进行各种操作,如采血、注射、手术等。
总之,小白鼠在医学、遗传、生物制品等各方面的实验中发挥着重要作用,为人类的科学研究和医学进步做出了巨大贡献。
四、总结
小白鼠以其数量众多、基因相似度高、稳定性强、易控制、成本低等特点,成为动物外包实验的首选,为人类的科学进步做出了巨大贡献。
小白鼠的繁殖能力极强,数量众多,能够满足实验对大量样本的需求。其基因与人类高度相似,在小白鼠身上的实验结果更能反映人类的情况。经过多代人工选育和近亲杂交,小白鼠的基因尽可能纯合,稳定性强,有利于实验结果的平行观察。小白鼠体型小,相对温顺,容易控制,即使被咬伤也几乎没有威胁。而且小白鼠价格便宜,饲养难度低,成本低,能为科学研究节省经费。
总之,小白鼠在动物外包实验中具有不可替代的地位,为医学、遗传、生物制品等领域的研究做出了重要贡献。