關(guān)于作者

 陳安國(guó),浙江省臨??h人。1958年7月畢業(yè)于北京大學(xué)生物系動(dòng)物專業(yè)。先后在中國(guó)科學(xué)院動(dòng)物研究所(北京)、西北高原生物研究所(西寧)和亞熱帶農(nóng)業(yè)生態(tài)研究所(長(zhǎng)沙)從事農(nóng)業(yè)害鼠害蟲生態(tài)與控制研究42年,主持完成中科院、省和國(guó)家的重大、重點(diǎn)、攻關(guān)、科學(xué)基金及國(guó)際合作項(xiàng)目的課題12項(xiàng),參與8項(xiàng)。1992年10月起享受國(guó)務(wù)院“政府特殊津貼”。主筆或合作正式發(fā)表研究報(bào)告為主的科技論文70余篇、專著4本,并寫作科普作品20多件。代表作有《小家鼠生態(tài)特性與預(yù)測(cè)》(1993,科學(xué)出版社)、《長(zhǎng)江流域稻作區(qū)重要害鼠的生態(tài)學(xué)及控制對(duì)策》(1998,《農(nóng)業(yè)重要害鼠的生態(tài)學(xué)及控制對(duì)策》第3章,海洋出版社)等。與鄭智民、姜志寬合作主編《嚙齒動(dòng)物學(xué)》(第二版于2012年由上海交通大學(xué)出版社出版)

科學(xué)家為何給老鼠立紀(jì)念碑?

陳安國(guó)
2017年06月07日
俗話說(shuō):“老鼠過(guò)街,人人喊打”,但你可能不會(huì)想到,科學(xué)家們竟然會(huì)給它們立碑,只不過(guò),科學(xué)家們要紀(jì)念的并非“過(guò)街”鼠,而是作為實(shí)驗(yàn)動(dòng)物的鼠。
 
圖1.中國(guó)科學(xué)院上海生命科學(xué)研究院實(shí)驗(yàn)動(dòng)物中心的實(shí)驗(yàn)動(dòng)物紀(jì)念碑
藍(lán)色中英文銘牌為“謹(jǐn)以紀(jì)念為生命科學(xué)研究而獻(xiàn)身的實(shí)驗(yàn)動(dòng)物”(張建松攝,2013年)
早在本世紀(jì)初,中國(guó)科學(xué)院上海生命科學(xué)研究院實(shí)驗(yàn)動(dòng)物中心就開始籌建“實(shí)驗(yàn)動(dòng)物紀(jì)念碑”,這塊紀(jì)念碑已于2013年元旦公開亮相。更早些的,上海交通大學(xué)醫(yī)學(xué)院1997年就在校園圍墻上釘了塊黑底金字“銘記”牌,廣東省醫(yī)學(xué)實(shí)驗(yàn)動(dòng)物中心2003年也在大門前建了“致敬”球;此外,北京、南京、西安、重慶、揚(yáng)州…各地知名生命科學(xué)教研單位也都先后樹起了這種紀(jì)念碑(圖2)。
 
圖2. 國(guó)內(nèi)各地立的實(shí)驗(yàn)動(dòng)物紀(jì)念碑

動(dòng)物實(shí)驗(yàn)由來(lái)已久,實(shí)驗(yàn)動(dòng)物有“國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)”

從中國(guó)《黃帝內(nèi)經(jīng)》《神農(nóng)本草經(jīng)》、希臘阿里斯多德實(shí)驗(yàn)和埃拉西斯特拉圖斯“活體解剖”可見(jiàn),人類自古就開始以動(dòng)物為替身,探究生命奧秘、機(jī)體結(jié)構(gòu)和醫(yī)療保健途徑。早先,實(shí)驗(yàn)用動(dòng)物從猴、狗、兔、鳥、蛙、魚到昆蟲(如果蠅),包含家養(yǎng)的、野生的,曾經(jīng)很廣泛。到20世紀(jì)50年代,科學(xué)家們逐步發(fā)現(xiàn),所用動(dòng)物的種源、遺傳素質(zhì)、生理狀況、生活環(huán)境、飼養(yǎng)管理及攜帶微生物情況等,都會(huì)影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果,因此展開了實(shí)驗(yàn)動(dòng)物科學(xué)化、標(biāo)準(zhǔn)化運(yùn)動(dòng)。
現(xiàn)今,“實(shí)驗(yàn)動(dòng)物”(laboratory animals)乃是特指“經(jīng)人工飼育,對(duì)其攜帶的微生物實(shí)行控制,遺傳背景明確或者來(lái)源清楚的”科技實(shí)驗(yàn)專用動(dòng)物。如果實(shí)際用的是普通家養(yǎng)或野外捕捉的動(dòng)物,那只能稱之為“實(shí)驗(yàn)用動(dòng)物”(experi-mental animals)。標(biāo)準(zhǔn)“實(shí)驗(yàn)動(dòng)物”的先天遺傳性狀、后天繁育條件、微生物攜帶狀況、營(yíng)養(yǎng)需求以及環(huán)境因素等方面都受到全面控制,既能保證實(shí)驗(yàn)結(jié)果的可靠性、精確性、均一性、可重復(fù)和可比較性,又可保護(hù)接觸和使用實(shí)驗(yàn)動(dòng)物人員的健康。
合格的“實(shí)驗(yàn)動(dòng)物”有“國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)”(GB14922~GB14925等),須經(jīng)遺傳育種專家評(píng)定才能確認(rèn),至今真正純化成高等級(jí)并常用的僅有鼠、兔、狗、貓和小型豬等幾個(gè)種類;其中標(biāo)準(zhǔn)化水平最高,各領(lǐng)域最常用,品種和用量最多的是鼠類,在我國(guó)通常占實(shí)驗(yàn)動(dòng)物總用量的95% 以上,有些地區(qū)甚至達(dá)99% 。所以,說(shuō)這些碑是紀(jì)念實(shí)驗(yàn)鼠的,也合實(shí)情。

實(shí)驗(yàn)鼠貢獻(xiàn)多多,功不可沒(méi)

在現(xiàn)代生命科學(xué)研究事業(yè)中,實(shí)驗(yàn)動(dòng)物是不可缺少的要件。
醫(yī)學(xué)領(lǐng)域,從傳染病、心血管病、內(nèi)分泌病到生殖生理研究,營(yíng)養(yǎng)學(xué)、藥理學(xué)、遺傳學(xué)、免疫學(xué)到老年醫(yī)學(xué)研究,外科手術(shù)、器官移植技術(shù)發(fā)展,等等,無(wú)不需要應(yīng)用實(shí)驗(yàn)動(dòng)物,實(shí)驗(yàn)鼠總是首當(dāng)其沖,用鼠建立“人類疾病動(dòng)物模型”奇妙無(wú)比。
軍事醫(yī)學(xué)中,如核爆、生化武器戰(zhàn)傷防治等實(shí)驗(yàn),更需用動(dòng)物替身。
國(guó)民經(jīng)濟(jì)領(lǐng)域,化工、輕工、重工生產(chǎn)方面,如藥品、生物制品與化妝品等的篩選、質(zhì)控與安全性檢定,疫苗和菌苗研制;獸醫(yī)藥、飼料研制,農(nóng)藥毒性測(cè)定,工業(yè)三廢、高溫、粉塵檢測(cè),等等,也都離不開實(shí)驗(yàn)鼠的使用。
尖端科學(xué)領(lǐng)域,宇宙飛船首次遨游太空,是實(shí)驗(yàn)鼠和犬冒險(xiǎn)登倉(cāng),代替人類作失重、輻射等太空環(huán)境影響的生理和遺傳學(xué)測(cè)試;遺傳工程雖已大部分用細(xì)胞、細(xì)菌和噬菌體在試管內(nèi)進(jìn)行,但不是全不用動(dòng)物,如單克隆抗體研究,就首先要用抗原免疫小鼠做細(xì)胞雜交以制備抗體;一般的基因定位工作,所用細(xì)胞系也還取自實(shí)驗(yàn)動(dòng)物。至于在生物、醫(yī)學(xué)、畜牧獸醫(yī)的教學(xué)中的使用,如動(dòng)物解剖、生理功能和生物化學(xué)實(shí)驗(yàn),大家多有見(jiàn)聞,不必細(xì)述??梢哉f(shuō),近代生命科學(xué)的重大成果多含有實(shí)驗(yàn)動(dòng)物的貢獻(xiàn),不少是起直接作用的。
就諾貝爾生理學(xué)/醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)的研究項(xiàng)目看,2014年的“發(fā)現(xiàn)構(gòu)成大腦定位系統(tǒng)的細(xì)胞”、2007年的馬丁 埃文斯和2012年的山中伸彌對(duì)于“多能性干細(xì)胞”的研究,就是用實(shí)驗(yàn)小鼠、大鼠做的;而上世紀(jì)末葉的獲獎(jiǎng)成果中,1975年的“逆轉(zhuǎn)錄酶”、1980年的“組織相容性基因”、1984年的“單克隆抗體”、1996年的“細(xì)胞的中介免疫保護(hù)特征”等卓越發(fā)現(xiàn),也都是利用小鼠取得的;1997年的“發(fā)現(xiàn)全新的蛋白致病因子”,朊病毒是首先從患病倉(cāng)鼠腦中鑒定出的。所以,實(shí)驗(yàn)動(dòng)物常被認(rèn)為是評(píng)價(jià)一個(gè)國(guó)家或地區(qū)的生命科學(xué)研究水平,乃至現(xiàn)代科技水平高低的一個(gè)標(biāo)志。能夠培育出達(dá)到國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的實(shí)驗(yàn)動(dòng)物,無(wú)疑是其科學(xué)綜合能力的表達(dá),也是其科研成果可靠性的根基。現(xiàn)今相關(guān)研究的動(dòng)物實(shí)驗(yàn)若不采用合格實(shí)驗(yàn)動(dòng)物,其結(jié)果就不能獲國(guó)際承認(rèn),論文即成廢紙。

常用實(shí)驗(yàn)鼠個(gè)個(gè)萌萌噠,培育有講究

實(shí)驗(yàn)動(dòng)物主要從鼠類中培育,并通常優(yōu)先選用,是因其具有突出優(yōu)勢(shì):個(gè)體小,便于實(shí)驗(yàn)操作和管理,易純化,體內(nèi)微生物可高度控制;品種多,基因多樣性豐富,容易發(fā)掘、復(fù)制出各種相似于人類疾病的模型;遺傳背景大多明確,模型性狀顯著且穩(wěn)定,質(zhì)量和規(guī)格可較隨意選擇;生長(zhǎng)發(fā)育快、世代短,利于加速實(shí)驗(yàn)觀察,有些疾病病程在人要經(jīng)十幾年,在鼠僅幾個(gè)月;對(duì)人體很難進(jìn)行3代以上觀察,在鼠則可進(jìn)行幾十代的觀察;況且價(jià)廉易得,實(shí)用性、經(jīng)濟(jì)性遠(yuǎn)大于其它動(dòng)物。比如靈長(zhǎng)類猴和猩猩,在生物進(jìn)化與解剖結(jié)構(gòu)等方面都與人十分接近,很適合醫(yī)學(xué)研究用,但無(wú)菌化很難,數(shù)量有限、繁殖慢、飼養(yǎng)管理費(fèi)用高、價(jià)格昂貴,并多倫理約束,使用上就很受限制;牛、羊、雞、蛙、蛇等已有無(wú)菌化的,但因經(jīng)濟(jì)性、適合性等較差,應(yīng)用也較少。
 
圖3. 實(shí)驗(yàn)小鼠(Mus musculus)(相片選自百度圖庫(kù))
實(shí)驗(yàn)鼠種類挺多,最常用是小鼠。實(shí)驗(yàn)小鼠的祖宗是小家鼠,普通為白化型,即小白鼠,另還有黑、褐、肉桂、花斑等色(圖3)。小鼠和人類,基因組的相似性相當(dāng)高,美國(guó)科學(xué)家2002年作小鼠基因組測(cè)序,人類和小鼠各有3萬(wàn)多個(gè)基因,其中80% 相互對(duì)應(yīng);加之小鼠身體特小,繁殖速率高,生長(zhǎng)代謝快,內(nèi)臟結(jié)構(gòu)和人類很相近,飼養(yǎng)也容易,因此小鼠在全世界都居實(shí)驗(yàn)動(dòng)物首位,在我國(guó)占實(shí)驗(yàn)鼠總用量七成以上。
其次常用的有大鼠、豚鼠和倉(cāng)鼠,大鼠的祖宗是褐家鼠,豚鼠原產(chǎn)于南美洲,金黃倉(cāng)鼠源自敘利亞,中國(guó)倉(cāng)鼠用我華北地區(qū)產(chǎn)的黑線倉(cāng)鼠育成(圖4)。
 
圖4. 幾種常用實(shí)驗(yàn)鼠 (前5相片選自百度圖庫(kù),金黃倉(cāng)鼠蒙徐平教授提供)
除了這4類5種為“常用實(shí)驗(yàn)鼠”,長(zhǎng)爪沙鼠、棉鼠、歐洲倉(cāng)鼠、灰倉(cāng)鼠,以及旱獺和田鼠等屬的一些種,也已進(jìn)入實(shí)驗(yàn)動(dòng)物行列;還有一些鼠種因具獨(dú)特性狀而被純化,用于特定項(xiàng)目的實(shí)驗(yàn)。例如,國(guó)外有毛絲鼠用于聽覺(jué)研究,白尾鼠用于糖尿病研究,多乳頭鼠用于鼠疫診斷與腺胃癌實(shí)驗(yàn);在我國(guó),洞庭湖東方田鼠天然抗血吸蟲病,并可作為純草食動(dòng)物模型,兔形目高原鼠兔因紅細(xì)胞計(jì)數(shù)特高,可用于高原生理和低氣壓特征研究,都正在作實(shí)驗(yàn)動(dòng)物化培育。此外,還有自然界不會(huì)存在的“人造”品種,例如裸小鼠和裸大鼠(圖5)。它們由實(shí)驗(yàn)小鼠、大鼠先天免疫缺陷“怪胎”培育出來(lái),在腫瘤學(xué)、免疫學(xué)及藥品篩選等實(shí)驗(yàn)上,有特殊的價(jià)值。
 
圖5. 基因突變品種——裸鼠(相片選自百度圖庫(kù))
同種實(shí)驗(yàn)動(dòng)物還依不同需要培育出若干類別和許多品種、品系。按微生物控制的凈化程度,我國(guó)將實(shí)驗(yàn)動(dòng)物分為4級(jí)5類:①普通動(dòng)物CVA、②清潔動(dòng)物CLA、③無(wú)特殊病原體動(dòng)物SPFA、④已知菌動(dòng)物GNPA與無(wú)菌動(dòng)物GFA(詳見(jiàn)附表)。其中,GFA、GNPA和SPFA現(xiàn)合稱為悉生動(dòng)物(GNA)。
按遺傳學(xué)控制方法,則據(jù)基因純合程度,將實(shí)驗(yàn)動(dòng)物分為近交系、突變系、封閉群(遠(yuǎn)交系)和雜交群4類;新發(fā)展起來(lái)的胚胎工程和基因工程動(dòng)物,可視作另一類遺傳學(xué)控制實(shí)驗(yàn)動(dòng)物。小鼠的實(shí)驗(yàn)動(dòng)物化程度最高,形成的品種、品系也最多,其近交品系、突變品系各達(dá)3千個(gè)上下,在所有實(shí)驗(yàn)動(dòng)物中遙遙領(lǐng)先,為生物醫(yī)學(xué)研究提供了豐富的選擇機(jī)會(huì)。

立碑紀(jì)念獻(xiàn)身動(dòng)物,啟迪人心向善、尊重生命

正是這些緣故,實(shí)驗(yàn)鼠在國(guó)內(nèi)和世界生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域和工農(nóng)業(yè)等生產(chǎn)領(lǐng)域都被廣泛應(yīng)用?,F(xiàn)在,中國(guó)大陸每年用于科研和檢測(cè)的實(shí)驗(yàn)動(dòng)物約1500萬(wàn)只。它們天天在替人患病,為人赴死,所作犧牲和貢獻(xiàn)的價(jià)值無(wú)可估量,并且實(shí)際惠及我們每個(gè)人。建立紀(jì)念碑,首先是表達(dá)對(duì)這些獻(xiàn)身者的懷念和敬意,培育人的感恩之情、向善之心,有助于凈化社會(huì)風(fēng)氣。
建立紀(jì)念碑,還為培育人們尊重生命、文明作業(yè)的意識(shí)和技能,懂得善待生物、與大自然和諧共處。實(shí)驗(yàn)鼠好些種的祖先是害鼠,但其本身已轉(zhuǎn)化為人類服務(wù),理應(yīng)愛(ài)惜、禮遇之,不可視為“出身不好”、“身份卑微”而輕蔑、虐待。現(xiàn)代精細(xì)分析發(fā)現(xiàn),實(shí)驗(yàn)條件、微環(huán)境及動(dòng)物所處狀態(tài),都會(huì)通過(guò)動(dòng)物活體的生理生化應(yīng)激反應(yīng)而作用于實(shí)驗(yàn)結(jié)果??茖W(xué)實(shí)驗(yàn)中采取措施盡量減少或免除受試動(dòng)物的痛苦,不僅是倫理需要,而且是實(shí)驗(yàn)本身準(zhǔn)確性、可靠性和穩(wěn)定性的保證。所以,在對(duì)待實(shí)驗(yàn)動(dòng)物上及在動(dòng)物實(shí)驗(yàn)操作中,應(yīng)積極踐行“動(dòng)物福利”原則和技術(shù),以確保實(shí)驗(yàn)質(zhì)量和效果。人類的進(jìn)步和發(fā)展離不開動(dòng)物實(shí)驗(yàn)研究,理當(dāng)虔誠(chéng)、慎重。
總之,科學(xué)家們建立實(shí)驗(yàn)動(dòng)物紀(jì)念碑,正是對(duì)國(guó)際先進(jìn)潮流的積極響應(yīng),必將啟迪人的善心良知再顯光輝,推進(jìn)和諧社會(huì)建設(shè)。