學術探奇

小魚兒打救水中國寶──中大生物學家研究有助繁殖珍貴品種

生命科學學院葛偉教授

生命科學學院
葛偉教授


中國的國寶除了大熊貓,還有美譽為「水中大熊貓」的中華鱘,也被視為中國特有的珍稀魚類。這種國家重點保護動物之存亡,卻有賴生物學家對一種常見小魚兒——斑馬魚——的研究。

瀕臨絕種的中華鱘,昔日可在長江和中國海岸大量找到;但由於過度捕撈、污染和多個大型水利工程,中華鱘數目大量減少。相反,斑馬魚是一種體積小的魚種,繁殖速度異常快,被比喻為「長了脊骨的病毒」。

中大生命科學學院葛偉教授透過研究斑馬魚,從而找出動物細胞之間精密的溝通方式,如何指示細胞進入性成熟期並開始繁殖。這些研究找出鱘魚得以繁衍後代的關鍵因素,有助養殖中華鱘並將魚苗放歸自然。

人工飼養的中華鱘可以長得很好,問題是年輕的魚無法性成熟,即是沒有生殖能力。所以目前還未有辦法,可透過人工繁殖計劃將養殖魚放養到大自然。

基於葛教授對於斑馬魚獨特的見解,他研究了一種生殖過程,有助成功人工繁育鱘魚。來自澳洲、印度和中國的生物學家紛紛前來葛教授的實驗室,學習他那套獨特的解剖斑馬魚生殖系統技巧,而他的研究論文發表於生物學界的著名期刊Molecular Endocrinology上。

斑馬魚是一種體積小的魚種,繁殖速度異常快。

體細胞是身體正常的構成單位,將體細胞與卵母細胞分開,便可以觀察兩者之間是如何互動,生物學家從中可以得知生殖過程是如何開始。

葛教授解釋道:「我們用鑷子來操作,只剝下體細胞;體細胞幾乎無法用肉眼看到,所以真的很靠直覺。分開兩者後,便可以判斷哪種細胞負責些什麼,而且可以了解細胞之間的溝通方式。」

體細胞與卵母細胞的溝通方式

生物學家自從上世紀60年代已發現,身型大小會決定人類何時開始青春期,身型較大的人會較早有生殖能力。同樣的現象在其他哺乳動物上也很明顯,但沒有人知道當中原因。

人類和其他大型動物成長至性成熟的時間太長,所以科學家難以研究。但斑馬魚身型玲瓏,比刺鰭魚還要小,就如可以迅速擴散的病毒,雌性魚每天都會產卵,每次大約產出一百個魚卵,而且一年四季如是。斑馬魚的繁殖力強和短暫的生命周期,令牠們成為研究生殖及生殖軸的最佳實驗對象,而生殖軸正是葛教授的專業領域。

葛教授的斑馬魚研究發現了一種稱為YB-1的蛋白,對於性成熟期的開始時間具關鍵的作用,因為在這種蛋白存在的情況下,性成熟期就無法開始。葛教授發現YB-1由一種荷爾蒙所控制,即是可以去除YB-1的IGF-1,從而達到初次性成熟。這些發現有助了解繁殖過程是如何開始的。

「要令魚卵可生育,只需找出是什麼因素控制這些蛋白,就可以控制性成熟期的開始。」葛教授表示:「只要我們明白這個基本的道理,我們就可以應用於水產養殖。」

葛教授獲邀參加武漢一個救助中華鱘的計劃,如果計劃獲批資助,會實行人工飼養中華鱘,有可能開發能夠放回自然的魚苗,將中華鱘重新帶回已絕跡的地方;另可養食用魚,減輕捕魚對野生鱘魚造成的壓力。

葛教授表示:「當我在國際會議上發表研究報告,大家都很興奮。日後可能有更多面臨類似問題的魚類,我們可以幫得上忙。」

倘中英文版本出現歧義,概以英文版本為準。


本文出自中大網頁(2013年12月)

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葛偉 生命科學學院 理學院 食物生產 物種保存 教授