还在转锦鲤？鱼已经有“彩虹”的了！|科学人

花色多样的锦鲤在社交网络上被转了一轮又一轮，而在下面的这条小鱼面前，锦鲤的花斑图案可就要相形见绌了：

图片来自原论文

什么，这不就是一条红红的鱼吗，有啥特别的？别急，让我们把它带到紫外光下，然后再用显微镜放大看看吧：

显微镜下呈现彩色荧光的细胞。图片来自原论文

在紫外光下，这条小鱼的体表细胞一个个都展现出了斑斓的色彩。其实，这是一种经过基因编辑的斑马鱼（Danio rerio），它是杜克大学研究人员的一项新成果。这种小鱼全身的表皮细胞都能在紫外光下展现出绚丽斑驳的荧光色彩，这种技术被研究者们称为“皮肤彩虹”（skinbow）[1]。

荧光蛋白的新应用

在彩虹小鱼的皮肤中，产生荧光的是各色荧光蛋白。荧光蛋白是取自自然界的科研好帮手，科学家们从发光水母、珊瑚虫之类的生物中发现了可以发出荧光的蛋白质成分，又把它们在实验室里“改造”出了更多色彩。

“皮肤彩虹”所用的处理手段源自2007年的“碎花”荧光标记技术。当斑马鱼还是单细胞胚胎时，研究者们就给它引入了多个拷贝的各色荧光蛋白基因。在经过后续处理中，每个细胞中的荧光蛋白基因还会被随机“剪掉”一些，这样一来，它们就会产生不同的荧光蛋白组合，进而显现出斑斓的色彩。

以前，科学家们就用这种技术标记神经细胞，制造出了“脑中的彩虹”（更多阅读点击文末“阅读原文”：【科学美图】Brainbow：荧光点亮神经彩虹）。而现在，研究者又得到了全身表皮细胞产生彩色标记的版本。在“皮肤彩虹”中，每个细胞对于颜色的选择完全是随机的，理论上讲，这些基因表达足以产生大约5000种不同的颜色组合。在这其中，目前研究者用显微镜能够辨别的颜色只有70多种，不过这也足以把大部分细胞和它们的“邻居”清晰地区分开。

“彩虹鱼”角膜和鳞片表面的细胞也被“染”上了彩色荧光。图片来自原论文

观察组织再生

斑马鱼是生物学上重要的模式生物，因为胚胎透明便于观察，它一直都受到发育生物学家的青睐。而现在，颜色远远超过七彩的“彩虹斑马鱼”也为科学研究带来了便利。为了看清细胞，生物学界已经有了很多种染色与标记的方法，但是它们都很难像这样一次性区分如此大量的细胞。更重要的是，这些细胞的荧光色彩可以在活体条件下进行检测，也就是说，我们可以方便地追踪细胞的动态变化。

表皮是动物身体表面的一道“动态”屏障，它们会持续细胞更新，并且在受损时也可以及时修复。在过去，深入研究表皮的更新和修复机制并不容易，因为这些表皮细胞彼此长得太像了，很难分辨。而有了“皮肤彩虹”，追踪表皮细胞的走向就变得轻而易举了。

这一次，研究者们就用彩虹斑马鱼观察了表皮细胞的更新。他们每天给彩虹鱼的一块皮肤拍摄两张快照，连续记录20天。当把所有的照片汇总并用软件分析，就可以根据其颜色追踪每一个细胞的行动。结果显示，表层皮肤细胞的平均存留时间大约在8天左右，经过20天，就可以观察到表皮的整个更新周期。

表皮细胞更新，延时拍摄。视频来自原论文

此外，研究者还通过鱼鳍研究了斑马鱼的组织修复。它们剪去了小鱼的部分尾鳍，并观察周围组织细胞的变化。结果发现，周围的表皮细胞会迁移到损伤区域覆盖损伤，新的细胞会迅速产生并转移到体表，此外部分细胞还会个头变大，这些机制共同促进了组织的修复。

鱼鳍修复时的细胞变化，延时拍摄。视频来自原论文

研究团队的领导者肯尼斯·波斯（Kenneth D. Poss）表示，“这个方法可以让我们观测一个活动物细胞的动态行为。”他希望彩虹鱼可以帮助人们揭示更多的关于组织再生的信息，这个领域目前还有很多未知之处。

“我相信波斯团队可以在一个新的层面上探索皮肤生物学。”英国莱彻斯特大学的克里斯汀·普拉尔（Christine Pullar）说，她是一名研究伤口损伤的科学家。“我非常期待看到更多基于彩虹鱼的研究发现。”

（编辑：窗敲雨；排版：Sol_阳阳）

参考资料：
1.Chen-Hui Chen,  Alberto Puliafito,  Ben D. Cox,  Luca Primo,  Yi Fang,  Stefano Di Talia,  Kenneth D. Poss Multicolor Cell Barcoding Technology for Long-Term Surveillance of Epithelial Regeneration in Zebrafish null, Volume 36, Issue 6, 2016, 668–680 http://dx.doi.org/10.1016/j.devcel.2016.02.017
2.https://www.newscientist.com/article/2081743-fish-with-rainbow-skin-shows-how-cells-move-when-skin-regrows/?utm_source=NSNS&utm_medium=SOC&utm_campaign=hoot&cmpid=SOC%7CNSNS%7C2016-GLOBAL-hoot

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