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全球12種螢光生物

紅色螢光貓,2007年科學家通過病毒植入克隆DNA分子,該DNA分子植入貓的卵細胞內,之後生育的小貓身體呈現紅色螢光。

韓國國立慶尚大學科學家克隆了一隻土耳其安哥拉家貓,並使其身體呈現螢光色,如圖左側在暗室紫外線下的一隻貓,右側的貓呈現出綠螢光色。科學家們並不是第一次克隆貓,但這是第一次克隆紅色螢光的貓。

科學家們希望這種紅色螢光貓能夠使其每個器官發光,從而有助於遺傳疾病的研究。

帝王蠍是身體自然發光,其體內的貝塔哢啉(Beta-carboline)起到關鍵性作用。

任何成年蠍子種類在紫外線下都會呈現黃綠色或藍色。首次對帝王蠍身體發光的科學報導是在1954年,科學家使用紫外線能夠更好地在不激怒蠍子的情況下,在夜晚的棲息環境中對它們進行研究,這將讓科學家掌握如何盡可能地避開這些帶毒的動物。

2001年,美國馬歇爾大學科學研究稱,以前蠍子可能並不是完全的夜間活動動物,它們可能形成像防曬霜一樣的紫外線過濾盔甲。據悉,年輕蠍子在紫外線下並不會發光,這是由於這種蛛形綱動物的螢光特性只能在成熟期才能形成。

綠色螢光蛋白質使其身體發綠色螢光,2008年,科學家在實驗中將病毒注入卵細胞DNA中,該病毒也同時攜帶著發光蛋白質。

美國亞特蘭大市耶基斯國家靈長目研究中心的科學家使用綠色螢光蛋白質研究亨廷頓病,該疾病可摧毀人體神經組織。2008年,研究人員對一隻未受精恒河獼猴的卵細胞中注入類似HIV(愛滋病病毒)的病毒,它將改變卵細胞的DNA結構,其中包括誘導形成亨廷頓病。

這種病毒還介入一種蛋白質,可使恒河獼猴在紫外線下身體呈現綠色螢光,從而很容易研究亨廷頓病在恒河獼猴大腦區域形成的效應。

2009年,科學家通過病毒將綠色螢光蛋白質植入克隆狗的DNA分子。

韓國首爾國立大學李炳春(Byeong-Chun Lee)領導的一支研究小組通過克隆成纖維細胞成功培育出幾隻獵兔犬,成纖維細胞可表達出海葵產生的紅色螢光基因。美國列克星敦市肯塔基州立大學的康車民(音譯)是該研究小組成員之一,他說:“這項經原理論證的最新研究將進一步開拓轉基因實驗狗在人類疾病研究領域中的發展,下一步我們將培育用於真實治療人類疾病的轉基因實驗狗。”據悉,其他科學家通過家犬研究分析人類疾病時很少培育轉基因實驗狗。

李炳春和研究人員首次將病毒植入成纖維細胞內,同時在成纖維細胞核內注入螢光基因,這些成纖維細胞核將轉換成為卵細胞,細胞核將逐漸消失。經過一周時間在皮氏培養皿的培育,研究人員將該克隆晶胚卵細胞植入代孕雌狗體內。研究人員將344個晶胚卵細胞植入20只狗體內,最終7只雌狗懷孕。一個胎兒在懷孕期間死亡,還有一隻懷孕已11周的胎兒由於它的母親意外撞到胸部導致肺炎,最終胎兒死亡。最終有5只小獵兔犬存活下來,目前它們非常健康,身體在紫外光線下可呈現出紅色。該研究小組稱,克隆轉基因狗將有助於提高人類遺傳疾病的醫學突破。

2003年,科學家將綠色、黃色和紅色螢光蛋白質植入斑馬魚的DNA分子結構中。

1999年,新加坡國立大學科學家開始研究斑馬魚和綠色螢光蛋白質,希望能夠使斑馬魚在當前有毒化學物質水域中呈現螢光色,從而實現有效的可探測性。2003年,新加坡成為第一個被批准出售轉基因魚的國家之後,幾年後第一批螢光寵物進入市場。美國市場上也出現了金色螢光魚,今年在寵物店中每條螢光魚價格在5-10美元。

綠色螢光豬,科學家于2006年將螢光蛋白質添加在豬晶胚之中,出生後的小豬身體呈現螢光色。

臺灣大學的研究人員在豬晶胚中注入綠色螢光蛋白質,如圖所示,這幾隻豬的身體都呈現微黃色。在紫外線下,這種豬的身體呈現綠色。雖然早期的研究失敗,但是臺灣大學的研究人員堅信這項研究的成功性,最終他們印證了這一點。據稱,他們培育出的螢光豬是從裡到外都呈現出螢光色。

科學家希望使用螢光來跟蹤豬成年幹細胞的發育狀況,豬的幹細胞非常類似於人類。

2008年,科學家將多種色彩的螢光蛋白質植入細菌的DNA分子結構中。

2008年度諾貝爾化學獎授予日裔科學家下村修(Osamu Shimomura)、美國科學家馬丁-查爾菲(Martin Chalfie)和美國華裔科學家錢永健,他們三人在發現綠色螢光蛋白(GFP)取得了突出成就。他們在錢永健的實驗室裡還培育出了螢光細菌。

查爾菲意識到在細菌體內植入螢光蛋白可以觀測這些細菌的生命機理是如何運行的,最初他們在大腸桿菌進行了實驗,後來又對蛔蟲進行了實驗。錢永健又基於綠色螢光蛋白進一步研製出青色螢光蛋白、藍色螢光蛋白和黃色螢光蛋白,當他發現螢光珊瑚具有更多的色彩時,還研製出深紫色螢光蛋白、草莓色螢光蛋白和橙色螢光蛋白。

這種動物是通過體內綠色螢光蛋白,自然發出螢光色彩。

1961年,美國麻塞諸塞州海洋生物實驗室的研究員下村修(Osamu Shimomura)注意到一種獨特的水母在紫外線下體內的分子可發出明亮綠螢光。他和同事們經過對10000多個水母分子樣本進行分析,發現水母體內存在的蛋白質對於發出螢光起到主要作用。當電燈泡熄滅時,他和同事們意識這種發光的蛋白質依附在其他蛋白質,科學家可以有選擇地對蛋白質進行蛋白質發光標識。

此後,下村修發現的綠螢光蛋白質(GFP)可用於之前無法顯現的生物進程,比如:癌細胞擴散、神經細胞的生長。這項研究使下村修和同事們獲得了2008年諾貝爾化學獎。

螢光蛋白質還用於其他一些生物工程,比如:種植奇特的螢光植物、培育發光小狗、猴子、老鼠、魚和其他動物。

2004年,科學家從老鼠爸爸那裡獲得DNA分子形成綠色螢光蛋白質,然後植入發光精子形成的幹細胞,最終發育形成一個螢光老鼠。

美國賓夕法尼亞州大學研究人員描繪出如何從轉基因螢光老鼠體內培育發光、精子形成的幹細胞,該研究小組然後將這些幹細胞植入受精老鼠體內,最終奇跡發生了——多隻剛出生的小老鼠在紫外線下呈現綠色螢光。

美國哈佛大學研究小組研製出老鼠“彩虹”蛋白質,這是具有不同色彩的螢光蛋白質——青色、紅色和黃色,分別植入老鼠的晶胚中,老鼠大腦的神經束將呈現90種不同的顏色。

這種老鼠大腦的“彩虹”蛋白質看上去非常奇特,這種不同色彩的老鼠神經束可讓科學家洞悉它們的大腦是如何工作的。

1986年,科學家通過一種病毒將螢光基因注入煙葉中。

美國愛荷華州立大學科學家將一隻螢火蟲的基因結構植入一支煙葉植物,從而使它變得發出光亮。

不同於像綠色螢光蛋白質那樣閃爍光亮,源自螢火蟲的發亮是由蟲螢光素和螢光素酶導致形成的。而這種螢光的發亮需要氧氣。

2005年,科學家在線形蟲體內植入綠色螢光蛋白質。

2005年,美國猶他州立大學生物學家希望研究線形蟲的特點,他們隔離了線形蟲體內一種基因,他們認為該基因控制線形蟲吞咽、排卵。為了測試這項假設,研究小組對線形蟲的這種基因標注了綠色螢光蛋白質,從而確保線形蟲的咽喉、腸道和生殖腺都處於綠色螢光發亮。

為了進行仔細仔細檢查,該研究小組在另一條線形蟲體內使這種基因失去活動性,導致這條線形蟲(圖片左側)無法吞咽食物,最終由於它無法吃食物,體形發育不良而死。這項實驗聽起來有些讓人無法理解,但通過該實驗科學家發現一種基因可以控制該線形蟲的吞咽食物、排卵和生育,如果缺失這種基因將導致線形蟲出現多種疾病。