壁虎的實(shí)驗(yàn)動(dòng)物化

如何飼養(yǎng)標(biāo)準(zhǔn)化的實(shí)驗(yàn)動(dòng)物是實(shí)驗(yàn)動(dòng)物研究的主要任務(wù)之一。生命科學(xué),尤其是醫(yī)學(xué)的發(fā)展離不開(kāi)實(shí)驗(yàn)動(dòng)物科學(xué)的發(fā)展。隨著醫(yī)學(xué)科學(xué)的飛速發(fā)展,研究的多樣性、特殊性和國(guó)際性逐步提高,對(duì)實(shí)驗(yàn)動(dòng)物質(zhì)量和品種也提出了更高的要求,迫使實(shí)驗(yàn)動(dòng)物工作者去野生動(dòng)物資源中篩選適合的物種并將其通過(guò)人工馴養(yǎng)、繁殖,對(duì)其攜帶的微生物進(jìn)行控制,明確其遺傳背景,使之成為標(biāo)準(zhǔn)的實(shí)驗(yàn)動(dòng)物,這個(gè)過(guò)程即被稱作為實(shí)驗(yàn)動(dòng)物化。我國(guó)科學(xué)家經(jīng)過(guò)數(shù)十年的努力,在實(shí)驗(yàn)動(dòng)物化研究中也獲得了豐碩的成果,開(kāi)發(fā)培育了一批實(shí)驗(yàn)動(dòng)物品種。如鼠兔,樹(shù)鼩等。壁虎又名蜒、守宮、天龍、蝎虎、壁宮,為壁虎科動(dòng)物無(wú)蹼壁虎Gekkosuinhouna、多疣壁虎Gekkojaponicus及其他幾種壁虎的總稱。屬脊椎動(dòng)物門(mén)、爬行綱、蜥蜴目、壁虎科。是一種藥用動(dòng)物,具有補(bǔ)肺益腎、消咳等功效。并在仿生學(xué)、材料學(xué)和神經(jīng)科學(xué)方面一直有其獨(dú)特的應(yīng)用,但是長(zhǎng)久以來(lái)只是作為一種實(shí)驗(yàn)用動(dòng)物,直接從野外捕獲應(yīng)用,并沒(méi)有被開(kāi)發(fā)培育成實(shí)驗(yàn)動(dòng)物品系。近年來(lái)隨著對(duì)研究用壁虎數(shù)量和質(zhì)量要求的提高,壁虎的實(shí)驗(yàn)動(dòng)物化也逐漸得到了重視。由于壁虎是兩棲類(lèi)冷血?jiǎng)游?其實(shí)驗(yàn)動(dòng)物化必然比哺乳類(lèi)溫血?jiǎng)游锺Z化困難,這也注定了實(shí)驗(yàn)動(dòng)物化是一個(gè)復(fù)雜的長(zhǎng)期過(guò)程,但在目前的實(shí)驗(yàn)條件下,壁虎的實(shí)驗(yàn)動(dòng)物化是完全可行的。1壁虎的生長(zhǎng)與發(fā)展近年來(lái),隨著科學(xué)研究的深入,壁虎已經(jīng)廣泛地應(yīng)用在生物、醫(yī)學(xué)、材料學(xué)、仿生學(xué)等學(xué)科。壁虎的腳足具有上百萬(wàn)根剛毛,并能在任何性質(zhì)的表面行走,無(wú)論是親水性的還是憎水性的,研究表明這是由于壁虎剛毛具有范德華力黏合機(jī)制,通過(guò)對(duì)這種機(jī)制的研究,Geim等制造出了具有極強(qiáng)黏合力的壁虎膠帶。壁虎同其它蜥蜴類(lèi)動(dòng)物一樣有一條尾巴,遇害時(shí)常把尾巴斷掉,斷尾不停的跳動(dòng),以迷惑敵人,這種觀象叫做自截(Autotomy),是一種逃避敵害的自我保護(hù)行為,對(duì)壁虎并不造成太大的傷害,在一段時(shí)間之后壁虎會(huì)重新長(zhǎng)出新的尾巴。自截現(xiàn)象如今得到科學(xué)家們廣泛的關(guān)注,我校江蘇省神經(jīng)再生重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室就是其中之一,相關(guān)科研工作者希望通過(guò)各種實(shí)驗(yàn)來(lái)找到與斷尾再生相關(guān)的基因,并能將之運(yùn)用到臨床神經(jīng)再生中去。顧蕓等已經(jīng)成功地建立了壁虎脊髓細(xì)胞的分離與培養(yǎng)方法。同時(shí),顧蕓、劉梅等研究者還成功建立了壁虎胚胎大腦皮層神經(jīng)元和膠質(zhì)細(xì)胞的分離、培養(yǎng)及純化方法,為壁虎脊髓再生過(guò)程中基因的研究提供細(xì)胞水平功能平臺(tái);壁虎在《吳普本草》、《本草經(jīng)集注》、《新修本草》和中均有記載,《本草綱目》描述其性味功用如下:“咸、寒,有小毒。主治中風(fēng)癱瘓,手足不舉,或厲節(jié)風(fēng)痛及風(fēng)痙驚瘸,小兒疳痢,血積成痞,癘風(fēng),瘰癘,療蝎螫”“守宮所治風(fēng)癥驚痛諸病,亦猶蜈、蝎之性能透經(jīng)絡(luò)也,且入血分,故又治血病瘡瘍?！焙蟠静萦涊d守宮的功效,皆源自李時(shí)珍的《本草綱目》,并無(wú)多大發(fā)揮。國(guó)內(nèi)學(xué)者證實(shí)了壁虎軀體及其制品在部分內(nèi)科、外科和兒科疾病,氣道炎癥和多發(fā)性心肌炎的治療效果?？梢?jiàn),就新的實(shí)驗(yàn)動(dòng)物開(kāi)發(fā)而言,壁虎作為一種實(shí)驗(yàn)材料已廣泛應(yīng)用于多種領(lǐng)域,應(yīng)用領(lǐng)域還在逐步擴(kuò)大。隨著我國(guó)科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,實(shí)驗(yàn)用壁虎在科學(xué)研究中將具有重要的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值,尤其是可作為神經(jīng)再生研究的重要模型。因此,開(kāi)發(fā)我國(guó)壁虎資源,培育高質(zhì)量實(shí)驗(yàn)用壁虎的需求已成為亟待解決的重要課題。2壁虎的繁殖情況據(jù)文獻(xiàn)報(bào)道該屬動(dòng)物在世界上有25種,根據(jù)現(xiàn)有文獻(xiàn)報(bào)道在我國(guó)分布有10種。由此可見(jiàn),我國(guó)的野生壁虎資源是比較豐富的,具有較大的可供開(kāi)發(fā)的基因庫(kù),并且國(guó)內(nèi)外對(duì)于壁虎繁育及微生物控制方面的研究比較深入,因此壁虎的實(shí)驗(yàn)動(dòng)物化已經(jīng)具備了良好的基礎(chǔ)。國(guó)外對(duì)爬行動(dòng)物繁殖生態(tài)的報(bào)道甚多,研究面亦較廣,這些研究主要反映了繁殖周期和繁殖特征與環(huán)境因子的關(guān)系,實(shí)驗(yàn)室控制條件對(duì)性腺活動(dòng)和繁殖周期的影響以及繁殖有關(guān)的物質(zhì)和能量積累。計(jì)翔等用一年多的時(shí)間對(duì)多疣壁虎的繁殖生態(tài)進(jìn)行了研究,系統(tǒng)地揭示了多疣壁虎的繁殖周期和繁殖特征,及其與季節(jié)和環(huán)境溫度之間的關(guān)系。研究表明杭州地區(qū)多疣壁虎野外產(chǎn)卵期約在5月下旬至8月上旬,具有產(chǎn)卵能力的雌體的平均個(gè)體選擇體長(zhǎng)(SVL,snout-ventlength)為62.3±0.2mm,雌體在繁殖期的產(chǎn)卵頻率為1.8±0.2窩,其中僅產(chǎn)一窩卵的約占26%,產(chǎn)兩窩的約占70%,能產(chǎn)三窩的僅發(fā)現(xiàn)一例,個(gè)體比較大的產(chǎn)卵頻率亦較高。野外雌體約在4月上旬生殖腺迅速膨大增重,到5月份達(dá)到峰值。5月下旬和6月上旬,第一窩卵產(chǎn)出。從5月下旬至7月中旬,雌體生殖腺波動(dòng)較大,8月為繁殖后期,雌性性腺處于衰退狀態(tài)。8月以后開(kāi)始逐漸恢復(fù),但在整個(gè)秋季和越冬期一直保持繁殖以前的狀態(tài),越冬結(jié)束后,再進(jìn)入下一個(gè)卵黃沉積過(guò)程。陳紹軍在3年時(shí)間內(nèi)對(duì)無(wú)蹼壁虎產(chǎn)卵及孵化情況進(jìn)行了觀察,無(wú)蹼壁虎每年產(chǎn)卵1～2次,一次產(chǎn)卵2枚。產(chǎn)卵期是每年6～7月份,最早6月8日,最遲7月30日,比較集中在7月上旬。卵具有粘性,卵徑長(zhǎng)12～18mm,寬6～11mm,重0.60g左右,早產(chǎn)卵有凹陷,早產(chǎn)率為19%,卵在19～30℃自然條件下孵化,一般在60～70d,最長(zhǎng)96d,最短54d。其他研究者的研究表明壁虎卵的孵化期與孵化溫度具有較強(qiáng)的聯(lián)系,一般來(lái)講在壁虎胚胎耐受范圍內(nèi),溫度越高孵化期越短,但孵出的幼體體長(zhǎng)也越短,這主要是低溫下延長(zhǎng)孵化期,消耗更多的卵黃,從而孵出更大的個(gè)體,有利于野外的生存。在24℃、32℃條件下孵出雌性個(gè)數(shù)顯著高于雄性;28℃條件下孵出雌性個(gè)數(shù)顯著低于雄性。南京師范大學(xué)成功地進(jìn)行了壁虎的人工飼養(yǎng),南京航空航天大學(xué)也建立自己的大壁虎飼養(yǎng)基地。我校實(shí)驗(yàn)動(dòng)物中心在學(xué)習(xí)前人研究成果和借鑒上述兩個(gè)高校的壁虎飼養(yǎng)經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)和建立了壁虎繁育室,已經(jīng)能初步做到壁虎的人工繁殖。我們?cè)隈Z化壁虎的過(guò)程中積累了一些經(jīng)驗(yàn)。在挑選壁虎的時(shí)候要注意眼睛飽滿明亮,眼角沒(méi)有沉淀物;吻突沒(méi)有腐爛潰瘍,口鼻部沒(méi)有擦傷或干酪樣組織;尾巴粗大的壁虎一般食欲良好,生活力強(qiáng),尾巴瘦長(zhǎng)的壁虎難以養(yǎng)活;壁虎軀體不能有損傷,自割后的壁虎不宜做種用,易自割壁虎通常屬于神經(jīng)型,不利于馴化;軀體有痂的壁虎可能有傳染病;四肢缺少趾頭的舍棄,若手指及腳趾腫脹,可能有傳染病,因?yàn)榧?xì)菌感染、長(zhǎng)期蛻皮不完全和同類(lèi)打架會(huì)導(dǎo)致趾頭掉落;注意壁虎腹部和四肢根部有點(diǎn)狀腫塊,若有可能存在體外寄生蟲(chóng),多為扁虱;如果泄殖腔附近看到風(fēng)干的糞便或粘黏墊料,那表示壁虎發(fā)生了消化道疾病。用于飼養(yǎng)的籠具為定制的大小為60cm×30cm×80cm白色塑料盒,籠頂為活動(dòng)的不銹鋼網(wǎng)蓋,便于觀察籠內(nèi)壁虎的活動(dòng)情況。每個(gè)籠內(nèi)放置了若干自制的U型木塊,作為壁虎躲藏的地方。喂食皿和飲水皿各一,每天喂飼新鮮的面包蟲(chóng),并提供充足的加鈣清潔飲水。動(dòng)物房的溫度常年控制在24～30℃,相對(duì)適度40%～60%,室內(nèi)保持陰暗、通風(fēng)、清潔,定期用紫外燈照射。3實(shí)驗(yàn)動(dòng)物的選擇原則經(jīng)過(guò)國(guó)內(nèi)外科學(xué)家的努力,對(duì)于壁虎的生物學(xué)特性有了一定的了解,雖然壁虎早已作為一種實(shí)驗(yàn)用動(dòng)物,但與合格的實(shí)驗(yàn)動(dòng)物要求還相距甚遠(yuǎn),實(shí)驗(yàn)動(dòng)物必須經(jīng)過(guò)人工培育,對(duì)其攜帶的微生物進(jìn)行控制,使其遺傳背景明晰或來(lái)源清楚,對(duì)實(shí)驗(yàn)刺激敏感性高,實(shí)驗(yàn)可重復(fù)性良好。實(shí)驗(yàn)動(dòng)物選擇的基本原則有:1)個(gè)體間的均一性;2)遺傳的穩(wěn)定性;3)是否容易獲得。實(shí)驗(yàn)動(dòng)物必須達(dá)到一定的數(shù)量,才能使實(shí)驗(yàn)具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。因此,是否容易獲得往往是制約某種動(dòng)物資源成為實(shí)驗(yàn)動(dòng)物的重要因素。另外,由于我國(guó)傾向于取消小型實(shí)驗(yàn)動(dòng)物中的普通級(jí),提倡使用清潔級(jí)和SPF級(jí),因此對(duì)壁虎種群所攜帶的微生物及傳染性疾病和潛在感染的研究也是必不可少的一項(xiàng)工作。因此,壁虎的實(shí)驗(yàn)動(dòng)物化尚存在諸多困難。3.1壁虎的生長(zhǎng)情況我國(guó)多樣的地貌和社會(huì)環(huán)境決定了我國(guó)物種的多樣性,中國(guó)擁有世界上近一半的壁虎品種,這對(duì)其研究工作提供了極大的便利。隨著中國(guó)近代改革開(kāi)放的發(fā)展,新農(nóng)村建設(shè)和農(nóng)藥的大量使用,使得壁虎的生存狀態(tài)受到了前所未有的沖擊,壁虎的數(shù)量銳減。尤其嚴(yán)重的是壁虎的保種和人工繁育并沒(méi)有得到重視,現(xiàn)有的研究均是從野外直接抓捕,這進(jìn)一步減少了壁虎的種群保有量。另外,國(guó)內(nèi)的研究大多集中在無(wú)蹼壁虎與多疣壁虎上,其他的約八種壁虎涉及極少,這為研究的不均衡會(huì)給擴(kuò)大以后的保種、人工繁育與實(shí)驗(yàn)動(dòng)物化工作的不均衡。關(guān)于壁虎實(shí)驗(yàn)動(dòng)物化的報(bào)道,到目前為止,我們尚未能夠發(fā)現(xiàn),這也顯示了壁虎實(shí)驗(yàn)動(dòng)物化的滯后。因此,壁虎實(shí)驗(yàn)動(dòng)物化工作必須盡快地開(kāi)展起來(lái),以實(shí)驗(yàn)動(dòng)物化來(lái)保存壁虎遺傳資源,這是集經(jīng)濟(jì)效益與生態(tài)效應(yīng)于一體的做法,有助于我國(guó)動(dòng)物資源多樣化,并能減輕國(guó)家財(cái)政負(fù)擔(dān)。3.2進(jìn)一步研究,縮小壁虎種質(zhì)資源的年齡和質(zhì)量,建設(shè)豐富的實(shí)驗(yàn)動(dòng)物壁虎的實(shí)驗(yàn)動(dòng)物化及標(biāo)準(zhǔn)化研究還處于萌芽階段,要最終達(dá)到目的還需要大量的研究工作。這需要實(shí)驗(yàn)動(dòng)物工作者對(duì)其進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化培育。使之具有標(biāo)準(zhǔn)的遺傳概貌,制作遺傳圖譜、標(biāo)準(zhǔn)生長(zhǎng)曲線,骨骼性狀參數(shù)表,染色體帶型等;研究其營(yíng)養(yǎng)需要,配制滿足其各個(gè)生理階段所需要的飼料,目前主要是飼喂面包蟲(chóng),雖然可以通過(guò)給面包蟲(chóng)添加各種營(yíng)養(yǎng)成分來(lái)滿足壁虎的營(yíng)養(yǎng)需要,但單一飼料易導(dǎo)致?tīng)I(yíng)養(yǎng)缺乏性疾病,同時(shí)清潔級(jí)的面包蟲(chóng)的培育也是一個(gè)難題;對(duì)其所攜帶的微生物進(jìn)行控制,使之不攜帶有烈性傳染病和對(duì)科學(xué)研究干擾大的病原,這都需要研究者大量的工作才能取得成功。另外,壁虎雖然個(gè)體小易操作,但是因?yàn)橥ǔＫ枰臄?shù)量較大,并且壁虎為性二體性,雌體比雄體大,所以配種時(shí)雌雄比例要求不同于大、小鼠,我中心相關(guān)研究初步表明雌雄比為1∶2比較經(jīng)濟(jì),受孕率較高,但仍需要進(jìn)一步研究探討。壁虎繁殖區(qū)間為每年的4月上旬到8月下旬,其妊娠期為37.8±1.8d,自然孵化期為58.3±0.6d,產(chǎn)卵頻率為1.8±0.2窩。在孵化過(guò)程中不確定因素較多,如溫度決定孵出幼體的性別,孵化的溫、濕度共同決定了孵化個(gè)體大小,而這會(huì)影響到幼體日后的生存能力。另外,壁虎的性成熟需要3年左右,這將勢(shì)必影響壁虎種群的擴(kuò)繁。顯然,壁虎種質(zhì)資源的現(xiàn)狀和我們的期望存在著很大的差距,要縮小這個(gè)差距,筆者認(rèn)為可以從以下兩個(gè)方面來(lái)著手:(1)加強(qiáng)監(jiān)控,保護(hù)與開(kāi)發(fā)并重我國(guó)豐富多樣的壁虎資源是培育實(shí)驗(yàn)動(dòng)物壁虎的寶貴材料,是決定我國(guó)壁虎資源實(shí)驗(yàn)動(dòng)物化的基本材料,所以只有保住壁虎資源,才能保證實(shí)驗(yàn)動(dòng)物化的開(kāi)展。因此,國(guó)家應(yīng)加強(qiáng)對(duì)壁虎生態(tài)環(huán)境的保護(hù),禁止隨意捕殺,鼓勵(lì)科研,鼓勵(lì)可持續(xù)開(kāi)發(fā)利用。可以在指定一批具有較強(qiáng)科研實(shí)力的單位承擔(dān)野生壁虎實(shí)驗(yàn)動(dòng)物化的研究,同時(shí)承擔(dān)壁虎資源的保種工作,這樣在保存了壁虎種質(zhì)資源的同時(shí),也為制藥、科研等活動(dòng)提供了充足的、高質(zhì)量的原材料。(2)實(shí)行標(biāo)準(zhǔn)化培育,使壁虎早日成為實(shí)驗(yàn)動(dòng)物要使壁虎成為標(biāo)準(zhǔn)的實(shí)驗(yàn)動(dòng)物品種,就必須進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化培育。而首要的就是盡快建立壁虎封閉群繁育體系,仔細(xì)觀察、測(cè)量和記錄其各種生物學(xué)特性,并系統(tǒng)測(cè)定其生理、生化常值及有關(guān)參數(shù),通過(guò)培養(yǎng)和鑒定來(lái)明確其所攜帶的微生物與病原體,建立數(shù)據(jù)庫(kù),以此作為建立壁虎實(shí)驗(yàn)動(dòng)物品系的起點(diǎn),在取得一定成效的基礎(chǔ)上,逐步向近交系繁育過(guò)渡;根據(jù)目前壁虎種質(zhì)資源的現(xiàn)狀,要對(duì)壁虎的野外生存狀態(tài)進(jìn)行調(diào)查,弄清楚其野外生存環(huán)境條件,并研究其品種特征,建立品系區(qū)分的標(biāo)準(zhǔn)和遺傳概貌;壁虎為卵生,所以比較容易凈化為清潔級(jí)動(dòng)物,所以關(guān)鍵