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爪蟾验孕，「准」过医生
1927 年，一位名为霍格本的英国科学家移居到南非，在这里遇到了他的「一生之友」：非洲爪蟾（Xenopus laevis）
这种生物数量丰富，且在实验中操作便捷，因此深得霍格本的喜爱。
通过往非洲爪蟾体内注射多种激素，霍格本研究了一系列与激素相关的问题。
三年后的一个普通的日子，当霍格本把牛垂体（大脑中分泌激素的组织）的提取物注入非洲爪蟾体内时，发现一个意想不到的现象——
没有经过交配的爪蟾开始产卵了！
那时，科学家已经了解孕妇尿液中，含有可以影响卵巢发育的激素。
因此他们设想，如果把尿液注射入非洲爪蟾体内，而且相应的激素可以刺激非洲爪蟾产卵，那么就可以通过这种方式进行验孕。
非洲爪蟾的命运，也由此被改写。
在试验中，他们发现当把孕妇的尿液注射入非洲爪蟾体内，它们会开始产卵；而作为对照组的爪蟾，不会自行产卵，除非处在交配的状态中。
用爪蟾验孕，这种听起来略显离谱的验孕方式，是否可靠呢？
研究者对 150 只非洲爪蟾进行了注射，结果发现没有出现一例假阳性结果，而漏报的情况也只有 3 例。
也就是说，利用爪蟾验孕的准确度很高。甚至当经验丰富的妇科专家与爪蟾同时判断时，非洲爪蟾更胜一筹。
此后，爪蟾凭着获取便利、操作便捷、准确率高的「验孕技能」，走出了非洲。20 世纪 40～60 年代，数以万计的爪蟾去向世界，被用于人类的验孕活动。
直到后来科学家研究出可以直接检测的方法，爪蟾的验孕「职业生涯」才落下帷幕。
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蛙生成就：从非洲，到太空
因此，它当仁不让地成为「模式生物」的首选之一。
除了可以在实验胚胎学研究中提供便利，20 世纪 70 年代中期，斯坦福大学的科恩，将非洲爪蟾核糖体蛋白基因，与质粒重组后导入大肠杆菌细胞中进行了表达。
基因工程在 1973 年正式问世，但之前仅在原核生物中被证明可行，科恩的实验将真核生物的基因转移到原核细胞，并且实现功能的表达，这一结果大大冲击了人们对于生物种间界限的传统认识。
在研究大脑运行和疾病机理方面，选择适合的动物模型至关重要，而非洲爪蟾作为经典的脊椎动物模型，在研究神经环路构建、功能和神经疾病的分子机制中具备一定优势。
然而，人类对爪蟾在内的蛙类研究，已不仅局限于地球。
从 1959 年起，人类尝试将各种蛙类送入太空，例如带爪蟾进行太空旅行，从而研究胚胎在微重力环境中的发育情况。
自此，爪蟾实现了走出非洲，走向世界，飞上宇宙，走向「蛙生」巅峰。
目前，非洲爪蟾已经在发育生物学、细胞生物学、功能基因组学等方向发光发热。
对于细胞全能性的研究，也将非洲爪蟾推向世人瞩目的焦点。
全能性是单个细胞在特定条件下，具备发育成完整个体的潜能。比如，受精卵具备就全能性，而随着细胞发育，全能性开始下降，但部分仍然保留。
科学家曾在植物和较低等动物上证实过这种细胞特性，但较高等动物是否也具备，一直众说纷纭。
直到 1962 年，英国发育生物学家约翰·波特兰·格登爵士( Sir John Bertrand Gurdon )使用非洲爪蟾，首次证明两栖动物分化细胞仍保留全能性。
在爪蟾的「全力配合」下，约翰·波特兰·格登爵士荣获 2012 年的诺贝尔生理学或医学奖。
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全球两栖动物数量与种类出现「神秘」下降......
不过当非洲爪蟾进入科学的荣誉殿堂时，一些围绕两栖动物意想不到的事情发生了。
根据不同大洲的报告，全球的两栖类，无论是种类还是数量都出现急剧下降的现象。
在查找衰退的原因时，除了环境破坏、气候恶化、污染严重等，一种蛙类「壶菌病」引起研究者的注意。
壶菌生活在水和潮湿土壤里，在多种无脊椎动物中寄生，在脊椎动物中只感染两栖类。
两栖动物皮肤上的角蛋白是壶菌的营养来源。当感染两栖类后，壶菌会分布在爪蟾角质化皮肤上。
当研究人员从澳大利亚和美洲取来馆藏的两栖类标本，对衰退前的样本进行组织学检测时，发现标本中并没有壶菌感染的状况。
这意味着壶菌是近年来才在大陆上出现的，并非一直有之。
研究者推测，最初在这两个地方，两栖类没有接触这种壶菌病，可能是引入后导致的结果。
种种迹象，都指向了有毒病原菌，通过了群体传播，到达了澳洲与美洲。
除了上述两地，研究者还对在非洲收集的近 700 件两栖类的馆藏标本进行检测，发现最早的一例在 1938 年的非洲爪蟾，患有壶菌病。
也就是说，当其它地方出现这种壶菌病例时，非洲地区已经出现二十多年了，说明这是当地稳定的地方性传染病。
一切回到 20 世纪 30 年代，伴随着非洲爪蟾使用场景的丰富，围绕它的国际贸易也日趋兴盛。
随着人类的介入，非洲爪蟾「背井离乡」。与之有关的壶菌，也可能搭上了全球化的列车，殃及其他几个大洲的两栖动物。
虽然非洲爪蟾自己可以在这些感染中幸免，但生活在其它地方的两栖类或许没有这么幸运。
当然，这种巧合可能只是引发两栖类动物浩劫的原因之一，但无论如何，人类应该从中吸取教训。
以非洲爪蟾为例，包括其它小鼠、兔子等动物，都曾经为科学献身。
它们无法表达，更不能选择，但值得我们予以善待。
正是它们无声的付出，才有人类科学事业的蒸蒸日上。
善待、尊重对方，就是保护自己的未来。
参考文献： 【1】J B Gurdon, N Hopwood. The introduction of Xenopus laevis into developmental biology: Of empire, pregnancy testing and ribosomal genes[J]. The International Journal of Developmental Biology, 2000, 44(1):43-50.【2】G. J. Measey, D. Rdder, S. L. Green,等. Ongoing invasions of the African clawed frog, Xenopus laevis: a global review[J]. Biological Invasions, 2012, 14(11):p.2255-2270.
【3】Lance van Sittert, G John Measey. Historical perspectives on global exports and research of African clawed frogs (Xenopus laevis)[J]. Transactions of the Royal Society of South Africa, 2016, 71(2):157-166.
【4】环科. 非洲爪蟾曾被当成“验孕棒”[J]. 科学大观园, 2017(16):34-36.
【5】郭晓强, 高英杰, 贡树基. 从核移植到核转录因子转移:动物细胞全能性的发现——2012年诺贝尔生理学或医学奖成果简介[J]. 生物学教学, 2013, 38(3):2-4.
【6】毛炳宇. 非洲爪蟾:模式生物里的青蛙王子[J]. 生命世界, 2008(05):62-65.
【7】Jamie Voyles, Sam Young, Lee Berger. Pathogenesis of Chytridiomycosis, a Cause of Catastrophic Amphibian Declines[J]. Science, 326.
【8】Kerry M. Kriger, Jean-Marc Hero. Chytridiomycosis, Amphibian Extinctions, and Lessons for the Prevention of Future Panzootics[J]. EcoHealth, 2009, 6(1):6-10.
【9】Carvalho T , Becker C G , Toledo, Luís Felipe. Historical amphibian declines and extinctions in Brazil linked to chytridiomycosis[J]. Proceedings of the Royal Society B Biological Sciences, 2017, 284(1848):20162254.
【10】 Berger L,Speare R,Daszak P,Green D E,Cunningham A A,Goggin C L,Slocombe R,Ragan M A,Hyatt A D,McDonald K R,Hines H B,Lips K R,Marantelli G,Parkes H. Chytridiomycosis causes amphibian mortality associated with population declines in the rain forests of Australia and Central America.[J]. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America,1998,95(15).
【11】Weldon Ché, du Preez Louis H, Hyatt Alex D. Origin of the Amphibian Chytrid Fungus[J]. Emerging Infectious Diseases, 2004, 10(12):2100-2105.【12】Morgan, J. A. T, Vredenburg, V. T, Rachowicz, L. J. Population genetics of the frog-killing fungus Batrachochytrium dendrobatidis[J]. Proceedings of the National Academy of ences, 2007, 104(34):13845-13850.【13】 丁楠季莎, 高娟妹, 洪金炜. 非洲爪蟾在神经系统疾病研究中的应用[J]. 生命科学, 2018, 30(11):71-77.
【14】Ron Dirks, Gerrit Bouw, Rick Huizen. Functional Genomics in Xenopus laevis: Towards Transgene-Driven RNA Interference and Cell-Specific Transgene Expression[J]. Current Genomics, 2003, 4(8):699-711.【15】刘红蕾, 聂刘旺. 博耶和科恩重组质粒转化实验所证明的生物学内涵[J]. 生物学通报, 2019(4):7-9.
本文转自公号：丁香医生（ID：DingXiangYiSheng）；丁香医生，一个有温度、有知识、有态度的新一代大众健康品牌。二次转载，请联系原作者。
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轻轻点个“在看”，感谢蛙蛙们无声的付出
其他
非洲蛙蛙，曾是人类的「验孕棒」
The following article is from 丁香医生 Author DingXiangYiSheng
怀孕预示着新生命的降临，令人欣喜。
遗憾的是，并非所有人都能为孕育一个生命做好心理与物质上的准备。因此，尽快确认怀孕的事实，让过去的人们伤透了脑筋。
民间流传着通过动物验孕的办法，比如利用兔子。
通过兔子验孕，需要解剖才能检查卵巢，因此每年有大量的兔子因此牺牲。
在第一根验孕棒发明之前，过去的人们是否有一个准确、快速、便捷的验孕方式呢？
遥远的非洲大陆，传来一阵蛙声——
有。
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爪蟾验孕，「准」过医生
图片来源：图虫创意
1927 年，一位名为霍格本的英国科学家移居到南非，在这里遇到了他的「一生之友」：非洲爪蟾（Xenopus laevis）
这种生物数量丰富，且在实验中操作便捷，因此深得霍格本的喜爱。
通过往非洲爪蟾体内注射多种激素，霍格本研究了一系列与激素相关的问题。
三年后的一个普通的日子，当霍格本把牛垂体（大脑中分泌激素的组织）的提取物注入非洲爪蟾体内时，发现一个意想不到的现象——
没有经过交配的爪蟾开始产卵了！
图片来源：图虫创意
那时，科学家已经了解孕妇尿液中，含有可以影响卵巢发育的激素。
因此他们设想，如果把尿液注射入非洲爪蟾体内，而且相应的激素可以刺激非洲爪蟾产卵，那么就可以通过这种方式进行验孕。
非洲爪蟾的命运，也由此被改写。
在试验中，他们发现当把孕妇的尿液注射入非洲爪蟾体内，它们会开始产卵；而作为对照组的爪蟾，不会自行产卵，除非处在交配的状态中。
用爪蟾验孕，这种听起来略显离谱的验孕方式，是否可靠呢？
研究者对 150 只非洲爪蟾进行了注射，结果发现没有出现一例假阳性结果，而漏报的情况也只有 3 例。
也就是说，利用爪蟾验孕的准确度很高。甚至当经验丰富的妇科专家与爪蟾同时判断时，非洲爪蟾更胜一筹。
此后，爪蟾凭着获取便利、操作便捷、准确率高的「验孕技能」，走出了非洲。20 世纪 40～60 年代，数以万计的爪蟾去向世界，被用于人类的验孕活动。
直到后来科学家研究出可以直接检测的方法，爪蟾的验孕「职业生涯」才落下帷幕。
放大 20倍的非洲爪蟾的胚胎，图片来源：参考论文
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蛙生成就：从非洲，到太空
霍格本安静地做着开创性的工作，随后他把部分非洲爪蟾带回英国，与其他同事共同合作。
当验孕逐渐离开爪蟾的生活，科学家又在爪蟾身上发现新的可能性。
它从非洲大陆上自由的爪蟾，变成了实验中的「模式生物」。
模式生物是科学研究选定的物种，主要用来研究生命现象，从而揭示生命中的普遍规律。
爪蟾利于养殖、花费低廉，一次可产数百个胚胎，而个体较大的卵子和胚胎，又很容易进行显微操作......
因此，它当仁不让地成为「模式生物」的首选之一。
除了可以在实验胚胎学研究中提供便利，20 世纪 70 年代中期，斯坦福大学的科恩，将非洲爪蟾核糖体蛋白基因，与质粒重组后导入大肠杆菌细胞中进行了表达。
基因工程在 1973 年正式问世，但之前仅在原核生物中被证明可行，科恩的实验将真核生物的基因转移到原核细胞，并且实现功能的表达，这一结果大大冲击了人们对于生物种间界限的传统认识。
在研究大脑运行和疾病机理方面，选择适合的动物模型至关重要，而非洲爪蟾作为经典的脊椎动物模型，在研究神经环路构建、功能和神经疾病的分子机制中具备一定优势。
然而，人类对爪蟾在内的蛙类研究，已不仅局限于地球。
图片来源：图虫创意
从 1959 年起，人类尝试将各种蛙类送入太空，例如带爪蟾进行太空旅行，从而研究胚胎在微重力环境中的发育情况。
自此，爪蟾实现了走出非洲，走向世界，飞上宇宙，走向「蛙生」巅峰。
目前，非洲爪蟾已经在发育生物学、细胞生物学、功能基因组学等方向发光发热。
对于细胞全能性的研究，也将非洲爪蟾推向世人瞩目的焦点。
全能性是单个细胞在特定条件下，具备发育成完整个体的潜能。比如，受精卵具备就全能性，而随着细胞发育，全能性开始下降，但部分仍然保留。
科学家曾在植物和较低等动物上证实过这种细胞特性，但较高等动物是否也具备，一直众说纷纭。
直到 1962 年，英国发育生物学家约翰·波特兰·格登爵士( Sir John Bertrand Gurdon )使用非洲爪蟾，首次证明两栖动物分化细胞仍保留全能性。
在爪蟾的「全力配合」下，约翰·波特兰·格登爵士荣获 2012 年的诺贝尔生理学或医学奖。
3
全球两栖动物数量与种类出现「神秘」下降......
不过当非洲爪蟾进入科学的荣誉殿堂时，一些围绕两栖动物意想不到的事情发生了。
根据不同大洲的报告，全球的两栖类，无论是种类还是数量都出现急剧下降的现象。
在查找衰退的原因时，除了环境破坏、气候恶化、污染严重等，一种蛙类「壶菌病」引起研究者的注意。
两栖壶菌的全球分布，图片来源：参考论文
壶菌生活在水和潮湿土壤里，在多种无脊椎动物中寄生，在脊椎动物中只感染两栖类。
两栖动物皮肤上的角蛋白是壶菌的营养来源。当感染两栖类后，壶菌会分布在爪蟾角质化皮肤上。
壶菌杀死的黄腿山蛙，图片来源：参考论文
当研究人员从澳大利亚和美洲取来馆藏的两栖类标本，对衰退前的样本进行组织学检测时，发现标本中并没有壶菌感染的状况。
这意味着壶菌是近年来才在大陆上出现的，并非一直有之。
研究者推测，最初在这两个地方，两栖类没有接触这种壶菌病，可能是引入后导致的结果。
种种迹象，都指向了有毒病原菌，通过了群体传播，到达了澳洲与美洲。
除了上述两地，研究者还对在非洲收集的近 700 件两栖类的馆藏标本进行检测，发现最早的一例在 1938 年的非洲爪蟾，患有壶菌病。
也就是说，当其它地方出现这种壶菌病例时，非洲地区已经出现二十多年了，说明这是当地稳定的地方性传染病。
树蛙的皮肤切片显示严重的壶菌感染。I：发育不成熟的游动孢子。D：含有游动孢子的成熟游动孢子囊。箭头：游动孢子排出后，空的游动孢子囊。E：表皮。图片来源：参考论文
一切回到 20 世纪 30 年代，伴随着非洲爪蟾使用场景的丰富，围绕它的国际贸易也日趋兴盛。
随着人类的介入，非洲爪蟾「背井离乡」。与之有关的壶菌，也可能搭上了全球化的列车，殃及其他几个大洲的两栖动物。
虽然非洲爪蟾自己可以在这些感染中幸免，但生活在其它地方的两栖类或许没有这么幸运。
当然，这种巧合可能只是引发两栖类动物浩劫的原因之一，但无论如何，人类应该从中吸取教训。
以非洲爪蟾为例，包括其它小鼠、兔子等动物，都曾经为科学献身。
它们无法表达，更不能选择，但值得我们予以善待。
正是它们无声的付出，才有人类科学事业的蒸蒸日上。
善待、尊重对方，就是保护自己的未来。
【3】Lance van Sittert, G John Measey. Historical perspectives on global exports and research of African clawed frogs (Xenopus laevis)[J]. Transactions of the Royal Society of South Africa, 2016, 71(2):157-166.
【4】环科. 非洲爪蟾曾被当成“验孕棒”[J]. 科学大观园, 2017(16):34-36.
【5】郭晓强, 高英杰, 贡树基. 从核移植到核转录因子转移:动物细胞全能性的发现——2012年诺贝尔生理学或医学奖成果简介[J]. 生物学教学, 2013, 38(3):2-4.
【6】毛炳宇. 非洲爪蟾:模式生物里的青蛙王子[J]. 生命世界, 2008(05):62-65.
【7】Jamie Voyles, Sam Young, Lee Berger. Pathogenesis of Chytridiomycosis, a Cause of Catastrophic Amphibian Declines[J]. Science, 326.
【8】Kerry M. Kriger, Jean-Marc Hero. Chytridiomycosis, Amphibian Extinctions, and Lessons for the Prevention of Future Panzootics[J]. EcoHealth, 2009, 6(1):6-10.
【9】Carvalho T , Becker C G , Toledo, Luís Felipe. Historical amphibian declines and extinctions in Brazil linked to chytridiomycosis[J]. Proceedings of the Royal Society B Biological Sciences, 2017, 284(1848):20162254.
【10】 Berger L,Speare R,Daszak P,Green D E,Cunningham A A,Goggin C L,Slocombe R,Ragan M A,Hyatt A D,McDonald K R,Hines H B,Lips K R,Marantelli G,Parkes H. Chytridiomycosis causes amphibian mortality associated with population declines in the rain forests of Australia and Central America.[J]. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America,1998,95(15).
【11】Weldon Ché, du Preez Louis H, Hyatt Alex D. Origin of the Amphibian Chytrid Fungus[J]. Emerging Infectious Diseases, 2004, 10(12):2100-2105.【12】Morgan, J. A. T, Vredenburg, V. T, Rachowicz, L. J. Population genetics of the frog-killing fungus Batrachochytrium dendrobatidis[J]. Proceedings of the National Academy of ences, 2007, 104(34):13845-13850.【13】 丁楠季莎, 高娟妹, 洪金炜. 非洲爪蟾在神经系统疾病研究中的应用[J]. 生命科学, 2018, 30(11):71-77.
【14】Ron Dirks, Gerrit Bouw, Rick Huizen. Functional Genomics in Xenopus laevis: Towards Transgene-Driven RNA Interference and Cell-Specific Transgene Expression[J]. Current Genomics, 2003, 4(8):699-711.【15】刘红蕾, 聂刘旺. 博耶和科恩重组质粒转化实验所证明的生物学内涵[J]. 生物学通报, 2019(4):7-9.
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