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樹鼩的生物學特性研究概述

2014-03-25 14:39蘇傲蕾秦銀鴿運晨霞黃正團
動物醫(yī)學進展 2014年10期
關(guān)鍵詞:亞種生物學動物

蘇傲蕾,秦銀鴿,鄭 禹,陳 群,運晨霞,黃正團,冷 靜*

(1.廣西中醫(yī)藥大學研究生學院,廣西南寧530021;2.廣西中醫(yī)藥大學,廣西南寧530001)

樹鼩(tree shrews)屬哺乳綱、攀鼩目[1],是一種形似松鼠的小型哺乳動物。20 世紀70 年代,樹鼩作為一種新型的實驗動物開始進入我國研究人員的視野,至20世紀80年代相關(guān)的研究逐漸增多,主要是關(guān)于馴化繁殖、基本生理特征方面的探究,1991年出版的《樹鼩生物學》是我國第一部系統(tǒng)反映樹鼩一般生物學特征的專著。近年來,人們對樹鼩的關(guān)注持續(xù)升溫,文獻數(shù)量大量增加,特別是在生物學、醫(yī)學和社會心理學方面的研究,成為一種開發(fā)前景十分廣闊的動物資源。

本文通過分析我國樹鼩的研究進展,旨在為樹鼩的生物學研究提供基礎(chǔ)資料,為今后我國樹鼩的研究工作提出一些建議。

1 系統(tǒng)發(fā)生與分類

目前逐漸趨向于將樹鼩置于靈長目與食蟲目之間的一個獨立類群,即攀鼩目。盡管關(guān)于樹鼩的系統(tǒng)分類地位一直存在著爭議,但近年大多數(shù)研究通過樹鼩核基因序列、線粒體DNA 序列和染色體圖染數(shù)據(jù)等綜合分析,傾向于認為其與靈長類有親緣關(guān)系[2]。我國昆明動物研究所基于中緬樹鼩的全基因組中2 117個單拷貝基因構(gòu)建了樹鼩與14個哺乳類動物的系統(tǒng)發(fā)育關(guān)系,顯示樹鼩與靈長類有較近的親緣關(guān)系,解決了長久以來有關(guān)樹鼩進化地位的爭議[3]。同時,通過基因組分析還發(fā)現(xiàn)樹鼩在神經(jīng)及免疫系統(tǒng)的分子信號通路與人類具有較高的同源性,在很多方面具有可用來替代靈長類實驗動物的遺傳基礎(chǔ)[4-5]。

攀鼩目分為樹鼩科(Tapaiidae)和筆尾樹鼩科(Ptilocercidae)。樹鼩科由4屬19種組成,分別是南印樹鼩屬(Anathana)、細尾樹鼩屬(Dendrogale)、樹鼩屬(Tupaia)及菲律賓樹鼩屬(Urogale),而筆尾樹鼩科1屬1種,即筆尾樹鼩屬(Ptilocercus);其中最大屬為樹鼩屬,有15種40亞種[6]。中緬樹鼩(Tupaia belangeri)是攀鼩目在我國的唯一代表,主要分布于印度北部、緬甸、越南、泰國、印尼、菲律賓等東南亞熱帶和亞熱帶地區(qū),我國主要分布在云南、貴州、廣西、廣東、海南等省區(qū)[1]。有時候在相近種類間是非常難鑒別的,因為傳統(tǒng)的分類沒有提供足夠的認識。牙齒形態(tài)、雌性乳式以及體色毛發(fā)的差異是劃分樹鼩種或亞種的重要依據(jù)?;诟鞯貥潼殬吮镜耐獠棵靶螒B(tài)特征比較,王應祥[7]將中國樹鼩分為6個亞種,即:滇西亞種(T.b.chinensis)、高黎貢山亞種(T.b.gaoligongensis)、海南亞種(T.b.modesta)、越北亞種(T.b.tonquinia)、滇南亞種(T.b.yunalis)及瑤山亞種(T.b.yaoshanensis)。關(guān)于我國樹鼩亞種的分類,目前主要沿襲了王應祥的分類方法。

2 生物學特性

2.1 生活習性

樹鼩的外形酷似松鼠,善于攀緣,行動敏捷,易受驚。它們多活動于山地、平原谷地的森林或林緣灌木林地區(qū),也可見于村寨附近的灌叢。樹鼩食性雜,以昆蟲為主食,其次是小型哺乳動物和甜果。清晨和傍晚是樹鼩覓食的高潮期,進食時,它們都會用前面的雙爪子抓住食物啃食,同時發(fā)出清脆、快速的嗒吱聲,進食后常常舔舐雙爪,表現(xiàn)出類似“洗臉”和“洗手”的動作。我國上海腫瘤研究所對籠養(yǎng)樹鼩的攝食行為、繁殖行為、運動行為、排泄行為、維持行為、社群行為和異常行為等七大類行為進行研究,識別和描述了其39種行為模式[8]。樹鼩分泌的尿液、唾液含有的氣味在領(lǐng)土行為上發(fā)揮著重要的作用,雄樹鼩的體液物質(zhì)以及領(lǐng)土行為是由雄激素產(chǎn)生所控制的[9]??s小生活空間、增加同性別個體數(shù)量可使中國樹鼩應激性增強而發(fā)生角斗,導致使其體重下降,雄性樹鼩會出現(xiàn)性行為減退,血象、骨髓象各類細胞均升高[10]。

2.2 馴化繁殖

野生樹鼩有明顯的繁殖季節(jié),主要集中在3月~8月,懷孕期41d~45d,至分娩前妊娠樹鼩的平均體重達到175g左右,每窩產(chǎn)仔2只~6只。Gonaway 1965年首次報道樹鼩進行實驗室飼養(yǎng)研究,我國樹鼩人工馴化繁殖始于20 世紀70 年代—80年代,最早開始相關(guān)研究的是云南省。至21世紀,我國樹鼩人工繁殖和標準化研究取得了長足的進展。為提供能滿足于樹鼩健康成長和繁殖的營養(yǎng)需求,角建林等[11]對樹鼩的飼養(yǎng)飼料進行了探索,研制出以由玉米、大麥、豆粕、魚粉、骨粉、微量元素添加劑等構(gòu)成的顆粒飼料,并通過對比野生和實驗室樹鼩營養(yǎng)狀況確定了顆粒飼料喂養(yǎng)的可行性。目前昆明動物研究所樹鼩飼養(yǎng)繁殖種群約有3 000頭,人工飼養(yǎng)的封閉群樹鼩已達到子6代;“十二五”末預期繁殖飼養(yǎng)規(guī)模達到4 000頭~5 000頭,并育成近交系第5 代;并構(gòu)建了實驗樹鼩云南省地方標準——《實驗樹鼩(DB53/T328.1 ~328.5—2010)》[3]。另外,北京、上海和廣西地區(qū)對于樹鼩的規(guī)?;敝臣胺敝橙旱慕?、實驗樹鼩的飼養(yǎng)管理方面的研究,積累了不少的經(jīng)驗。

2.3 解剖和組織形態(tài)

解剖數(shù)據(jù)作為實驗動物主要的生物學特性,是直接描述動物體征的主要數(shù)據(jù)群。王應祥[7]在對中國樹鼩的分類時,將中緬樹鼩各亞種體表標志計量做了系統(tǒng)統(tǒng)計,并比較了亞種間的差異。李波等[12]對實驗室馴養(yǎng)樹鼩的體尺、骨骼、乳頭、腸道及臟器重量與系數(shù)等解剖學數(shù)據(jù)進行了測定與分析,結(jié)果顯示實驗室馴養(yǎng)樹鼩不同性別對體尺、臟器及系數(shù)、腸道等解剖數(shù)據(jù)有一定差異,其結(jié)果與葉尤松等[13]的報道一致。賈婷等[14]通過云南不同地區(qū)中緬樹鼩頭骨形態(tài)特征的分析,揭示了不同地區(qū)的樹鼩頭骨有明顯差異,反映了樹鼩對特定生態(tài)環(huán)境的形態(tài)適應性及其系統(tǒng)演化的形成。Silcox M T 等[15]基于大腦解剖和樹鼩外表特征的研究,顯示樹鼩是與靈長類不同的模式動物。另外,亦有免疫器官組織、神經(jīng)系統(tǒng)、病理組織等方面的研究報道[16-18]。

2.4 生理生化及遺傳

隨著對樹鼩研究的深入,生理生化和遺傳方面的研究也取得了積極的成果。內(nèi)容涉及野生和人工繁育樹鼩生理指標的比較[19]、視覺傳導功能[20]、神經(jīng)傳導功能[21]、血液學生理指標[22]等。這些基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的獲得,進一步完善了樹鼩的基本生理生化參數(shù),并為建立人類疾病樹鼩模型奠定科學基礎(chǔ)和提供有效的評價指標。

由于對樹鼩的分類地位一直存在著爭議,因此遺傳學方面的研究主要探討了樹鼩的種級分類,以及與其他嚙齒、靈長類動物的親緣關(guān)系。傳統(tǒng)的研究方法是分析線粒體基因序列、全基因組序列,近年來隨著分子生物學技術(shù)的發(fā)展,微衛(wèi)星技術(shù)成為遺傳學研究的新熱點。微衛(wèi)星遺傳標記技術(shù)具有數(shù)量大、分布廣且均勻、多態(tài)信息含量高等優(yōu)點,已被作為包括人類在內(nèi)的各種物種基因組作圖的首選標記,還可用作DNA 指紋分析、基因定位及疾病診斷等。國內(nèi)外已有多篇文獻,報道了樹鼩微衛(wèi)星分子標記位點的研究,并通過應用該技術(shù)對樹鼩微衛(wèi)星DNA 序列特征及其遺傳多樣性進行分析[23-24],為深入探究樹鼩的遺傳背景與實現(xiàn)實驗動物標準化提供了一定的理論基礎(chǔ)和遺傳檢測方法。

2.5 其他

目前大多數(shù)研究使用的是野生樹鼩,自然攜帶病毒、細菌、微生物等尚不清楚,實驗動物的質(zhì)量難以保證。對云南昆明市城郊的野生樹鼩病毒篩查后發(fā)現(xiàn),可檢測到單純皰疹病毒和柯薩奇病毒,其血清抗體陽性比例分別為36.7%和1.67%,而在糞便中僅檢測到輪狀病毒,其抗原陽性為6.7%,初步顯示了野生樹鼩自然狀態(tài)下攜帶病毒的狀況[25]。邢進等[26]篩查發(fā)現(xiàn)野生樹鼩攜帶細菌包括16 個科32個屬56種細菌,呼吸道(40種)、腸道(29種),其中以腸桿菌、葡萄球菌和鏈桿菌種類最多。體外寄生蟲篩查則發(fā)現(xiàn)存在虱、蚤、蜱、水蛭等[27]。

3 我國樹鼩研究存在的問題

3.1 研究范圍和水平不平衡

縱觀近40多年來我國對樹鼩的研究,基于形態(tài)學、生物學、遺傳學等的研究取得了一定成果,部分研究已填補國內(nèi)空白,但與國外相比還存在差距。首先,原因在于研究水平參差不齊,我國開展樹鼩相關(guān)研究的力量主要集中在昆明,如中國科學院昆明動物研究所、昆明醫(yī)科大學等單位,其他地區(qū)如北京、上海、廣西也進行了一些研究,但這遠不能滿足樹鼩應用。特別是對于樹鼩資源豐富的地區(qū),應把利用好資源優(yōu)勢,引起重視。其次,亞種之間研究水平并不平衡,對瑤山亞種、高黎貢山亞種、海南亞種的研究很少,甚至幾乎為空白,對某些地區(qū)樹鼩在亞種上的分類及種的劃分上也還存在著爭議。不同樹鼩亞種因為遺傳組成多樣性、生物學特性不同,可以滿足不同科研活動的需要,研究和培育符合實驗動物要求的其他亞種樹鼩就顯得非常有必要。

3.2 基礎(chǔ)研究匱乏

雖然關(guān)于樹鼩的應用研究逐年增加,但與小鼠、大鼠、兔等已有實驗動物相比較,目前對樹鼩的應用研究超前于對它的基礎(chǔ)研究,對樹鼩的基礎(chǔ)生物學的研究十分有限。現(xiàn)有文獻報道了不少樹鼩的基礎(chǔ)生物學數(shù)據(jù),但是一些關(guān)鍵數(shù)據(jù)仍然缺乏。由于基礎(chǔ)生物數(shù)據(jù)研究力度不夠,相比較其他成熟的實驗動物,幾乎沒有現(xiàn)有的可供樹鼩動物實驗的特異性試劑,這已經(jīng)成為樹鼩在生物醫(yī)學研究方面應用的瓶頸,制約著今后在分子水平上研發(fā)人類疾病的樹鼩動物模型。

4 關(guān)于樹鼩研究及資源開發(fā)的一些建議

使用實驗動物進行各項科學研究的一個關(guān)鍵問題,就是怎樣使動物實驗的結(jié)果正確、可靠、重復性好,從而精確判定實驗結(jié)果、得出正確的結(jié)論。實驗樹鼩遺傳來源不清且復雜,年齡及健康情況不詳,不能達到標準實驗動物的要求,實驗結(jié)果的穩(wěn)定性、可靠性很值得懷疑。無論從數(shù)量還是質(zhì)量上都無法滿足標準實驗動物的要求,因此應盡快制定出實驗樹鼩的質(zhì)量控制國家標準,解決樹鼩的實驗動物標準化問題。我國政府以及相關(guān)科研單位應該高度重視我國樹鼩的研究,加大科研投入,鼓勵更多專家和學者加入到樹鼩研究隊伍中,鼓勵相關(guān)科研機構(gòu)加強協(xié)作,充實我國樹鼩研究隊伍,提高樹鼩研究工作者的積極性和整體實力,培養(yǎng)樹鼩研究方面專業(yè)人員,注重樹鼩研究工作連續(xù)性。

由于種系、性別、年齡及飼養(yǎng)條件等因素影響,進一步完善實驗室馴養(yǎng)樹鼩的生物學數(shù)據(jù),對其實驗動物化研究及應用具有深遠意義。樹鼩的研究應更加注重于建立完善、可靠的遺傳監(jiān)測方法和提供更詳細準確的理論支持,加強樹鼩基礎(chǔ)分子生物學和細胞生物學的研究,研制出一些常用的研究工具,如分子探針和單克隆抗體等,加深人們對樹鼩遺傳規(guī)律的認識和進一步開展利用樹鼩在生物醫(yī)學領(lǐng)域各個方面的研究,為推廣樹鼩作為動物模型的應用提供理論及技術(shù)支持。

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