重大突破!科學家培育出無刺武昌魚,或將改變淡水魚養殖產業?

吃魚最擔心什麼?當然是怕魚刺卡到喉嚨了。為此,咱們中國人可是從小就要學習一門吃魚挑刺的手藝。不過,我們或許可以不用再擔心了,因為科學家已經從源頭上幫我們解決了這個問題,也就是將以前刺多的魚培育成了無刺魚。

有刺魚是如何變成無刺魚的,它們在味道、養殖和生存能力上會不會出現大的變化?

重大突破!科學家培育出無刺武昌魚,或將改變淡水魚養殖產業?

有刺魚變無刺魚

2021年12月18日,華中農業大學水產學院高澤霞教授帶領的團隊,已經找到了控制魚刺的基因,並且成功培育出了第一代無刺魚。往後,我們吃魚不挑刺很有可能成為現實。

然而,在帶給“吃貨”福利的背後,卻是科研人員9年來日復一日的試錯和研究。

重大突破!科學家培育出無刺武昌魚,或將改變淡水魚養殖產業?

時間回到2012年,剛剛博士畢業的高澤霞,選擇了“如何讓刺多的鯿魚變成無刺魚”這一課題。這是一個非常值得研究的話題,“很多人都有被魚刺卡喉的經歷,所以我想培育出無刺魚,這可能是將來大宗魚類產業發展的一個方向。”

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以往對魚刺的研究都是從形態方面出發,但是並沒有實際的使用價值,而高澤霞卻找到了一項研究空白,透過遺傳和分子調控來改變魚刺的有無。關鍵就是找到能夠調控魚刺生長的基因(主效基因),只要找到了這個基因也就找到了控制魚類長刺的開關。

就像雜交水稻的繁育一樣,尋找這個基因的過程漫長而艱難,因為基因看不到也摸不著,一個生物體內差不多有上萬個基因,要從中準確尋找到控制魚刺的基因無異於大海撈針。

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高澤霞教授團隊

高澤霞教授向記者描述了尋找魚刺基因分子表達的情形:他們將每一根細刺從鯿魚身上小心翼翼地挑出來,剔掉結締組織,在降解之前,快速放進液氮儲存,再快速提取RNA,快速進行基因表達。

說是快速,整個團隊完成這一操作,也足足花了三個月時間,才最終篩選出有可能和魚刺相關的近50個基因。

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接下來就是逐個驗證這50個基因,哪個才是真正的“魚刺基因”了。由於鯿魚生長速度比較慢,科研團隊決定將這些基因放到斑馬魚的身上進行實驗。利用基因編輯技術,一個一個依次敲掉這些基因,看魚刺的生長有沒有發生變化。而這個驗證又耗費了7年時間。

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直到2019年底的時候,在淘汰了40多個基因以後,主效基因總算出現了,幾百條無刺斑馬魚的生長狀態非常良好。為了進一步驗證這些無刺魚的基因穩定性,又再經過幾代繁育,高澤霞教授發現後代斑馬魚也都是無刺魚。這才總算可以確定找到的就是主效基因。

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現在,高澤霞團隊和中科院水生所的桂建芳院士團隊已經分別在鯿魚、草魚和鯽魚身上敲除了這一基因,獲得的第一代雜合體的無刺魚生長狀況良好。科學家們確定所有種類的有刺魚,只要敲除了“魚刺基因”,都可以得到相應的無刺魚。

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肌間刺

魚刺相當於魚的骨骼,缺少了“骨骼”的無刺魚會發生什麼變化呢?

事實上,魚刺和魚骨頭還是有區別的。魚骨頭是魚類的骨架,沒有骨架它就不是魚類了,而是軟體動物。本次研究中的魚刺,是指魚肉中細密的小刺,也是我們吃魚時最討厭的部分,被叫做肌間刺。

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對於肌間刺的作用目前還沒有定論,大部分科學家推測它的主要作用是支撐肌肉,一些肉質比較疏鬆的魚類,不僅肌間刺數目相對較多,而且肌間刺上的分枝也較多,比如鰱魚和鱅魚,甚至出現了複雜的樹狀分枝。

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肌間刺的另一個作用是肌肉力量的傳導。簡單地說,低階魚類之所以擁有肌間刺,主要是因為它本身控制不了身體,就需要藉助貫穿全身的魚刺來控制肌肉擺動身體,從而加快遊動速度。而一些高階魚類已經可以充分利用強大的肌肉力量快速移動了。

既然肌間刺和魚類的運動有關,那麼肌間刺的數目也就與肌肉中蛋白質的含量有一定的關係了。這也就是海水魚相比淡水魚肌肉彈性更好的原因。

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科學家依據這一點認為,肌間刺是低等真骨魚類所特有的一種結構,這些魚刺的數量會隨著魚類的演化逐漸減少,直至進化到某一階段以後才會完全消失。

其中鯉形目的魚類魚刺普遍較多,包括我們熟悉的鯉魚、鰱魚、鯽魚、鱅魚、草魚、青魚等;而魚刺較少或沒有魚刺的大部分是鱸形目,包括鱸魚、鱖魚、帶魚、黃花魚、石斑魚、羅非魚等。

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而本次科學研究,強行將魚刺較多的武昌魚變成無刺魚,很有可能會影響武昌魚的成長。它們長期以來依靠魚刺進行高速遊動,缺失了魚刺的武昌魚要麼只能減少遊動,要麼就需要努力學會用肌肉控制身體進行遊動。

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好在它們不需要到自然界去競爭食物,在人工養殖的環境下,衣食無憂的武昌魚減少了運動,或許可以增加產量,但是肉質或許會有所下降。

無刺魚將改變淡水魚養殖產業?

對於自己和團隊共同努力了將近10年的研究成果,高澤霞教授自信地說道:“相信無刺家魚將會是大宗淡水魚產業、家庭飲食結構的一次升級。”

不可否認,如果在同樣健康和好吃的前提下,無刺魚將會更具有優勢。畢竟我們早就受夠了吃一口魚,擔驚受怕找半天刺的狀況,要是不小心魚刺卡在喉嚨裡,這種難受的感覺估計很多人也是深有體會的。

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不過,無刺魚想要就此成為淡水魚產業和家庭飲食結構升級的關鍵點,卻仍然缺乏動力。

首先是,目前的無刺魚還只是試驗階段的第一代雜合體,等到第三代無刺魚長成還需要至少4-5年時間。而要正式投入市場進行批次養殖,估計至少也要6年以上了。

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而且實驗階段和市場化養殖的條件並不相同,從實驗到養殖的轉變也必然存在很多差異,儘管目前獲得的第一代雜合體的無刺魚生長狀況良好,形態正常,習性和普通有刺魚沒有差異,但是其中的養殖方法也肯定需要做出調整。

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最關鍵的一點在於,無刺魚是基因編輯的產物,在全球範圍內,人們對於轉基因技術和轉基因食品仍然存有爭議。雖然袁隆平院士曾經說過,“轉基因是未來的發展方向”,但是他也說過“人民不是小白鼠,不能用那麼多人的健康和生命安全做實驗來冒險”。所以說轉基因這個問題目前是說不清楚的,只有透過實踐來證明。

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但是在實踐的結果出來以前,很多人的擔憂也是合情合理的。2018年Nature旗下的食品刊物就專門調查了中國消費者對待轉基因食品的態度,結果發現支持者非常少,只佔到10%左右,而反對者則高達40%以上。所以無刺魚想要推向市場還需要等待時間。

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