科学家是如何设计出一种大脑清晰可见的透明鱿鱼的

要变得隐形,通常需要魔法。

但对于某些拇指大小的鱿鱼,只需进行一点基因修饰就可以。

科学家是如何设计出一种大脑清晰可见的透明鱿鱼的

“对于这些经过基因改造的鱿鱼来说,它们真的很难被发现,”美国马萨诸塞州伍兹霍尔市的海洋生物实验室的高级科学家乔舒亚·罗森塔尔说。

“我们知道我们把它放在了这个水族箱里,但他们可能要找半小时才能真正看到它,”罗森塔尔说。“它们就是那么透明。”

这些透明的鱿鱼为科学家们提供了一种新的方式来研究一个完整且自由移动的生物的生物学。

“这改变了你对这种动物的解读方式,”实验室的研究员卡罗琳·阿尔贝廷说。“你可以透过它看到它们的三颗心脏在跳动,你可以看到它们的大脑。”

透明鱿鱼是蜂鸟短尾鱿鱼的基因改造版本,这种物种通常在印度尼西亚到中国和日本的热带水域中发现。它通常小于拇指,形状像一个饺子。像其他头足纲动物一样,它有一个相对较大且先进的大脑。

透明版本的出现要归功于一种称为CRISPR的基因编辑技术,该技术在近十年前开始流行。

阿尔贝廷和罗森塔尔认为他们可能可以使用CRISPR为研究创造一个特殊的鱿鱼。他们选择了蜂鸟短尾鱿鱼,因为它小、繁殖能力强,且在实验室的水族箱中生活得很好,包括伍兹霍尔实验室的那个。

罗森塔尔指着水族箱底部说:“你可以看到它就在那里,安静地坐着,蜷缩在沙子里。”

这只鱿鱼没有经过基因改造。因此,它采用伪装,与沙子融为一体。这得益于它皮肤中的一种称为色素细胞的器官。它们包含可以用来改变鱿鱼外观的色素。

阿尔贝廷和罗森塔尔想使用CRISPR创建一只没有任何色素的短尾鱿鱼,也就是白化鱿鱼。他们知道,在其他鱿鱼中,色素取决于一个称为TDO的基因的存在。

“所以我们试图消除TDO,”阿尔贝廷说,“但什么也没发生。”

原来,短尾鱿鱼有第二个影响色素的基因。

阿尔贝廷说:“当我们针对那个基因时,果然我们得到了白化鱿鱼。”

因为即使未经改造的鱿鱼血液清澈,皮肤薄且没有骨骼,所以除非光线以恰当的角度打在它们身上,否则白化鱿鱼几乎都是透明的。

团队在《Current Biology》杂志的七月份描述了他们的成功。

许多实验室都想使用这种透明鱿鱼。所以在伍兹霍尔的实验室里,一个技术团队正在加班加点地创造更多的这种鱿鱼。

阿尔贝廷让我站在一个正在通过显微镜观察比BB弹珠还小的鱿鱼胚胎的技术员的肩膀后面。

她正在使用一对钳子轻轻地移除包围蛋囊的“果冻层”。稍后,她将使用石英针将遗传物质注入胚胎,从而删除色素基因并创造一个透明的鱿鱼。

早些时候,阿尔贝廷和罗森塔尔意识到这些动物会引起脑科学家的兴趣。因此,他们联系了斯坦福的伊万·索尔特斯和俄勒冈大学的克里斯托弗·尼尔。

罗森塔尔说:“我们说,‘嘿,伙计们,我们有这种不可思议的动物,想看看它的大脑吗?’ 他们立刻表示兴趣。”

索尔特斯和尼尔将荧光染料注入了处理视觉信息的大脑区域。当它接近活跃的脑细胞时,染料就会发光。

然后,科学家们在鱿鱼面前的屏幕上投影图像。参与视觉的大脑区域开始发光,这在有色素的鱿鱼中是不可能看到的。

阿尔贝廷说:“他们能够从中获得的证据使我们所有人都为之振奋。” “这真的令人兴奋。”

因为这暗示,她的透明鱿鱼将帮助科学家们不仅了解头足纲动物,而且了解所有生物。

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