斑马鱼怎么会长出了条纹？

类似斑马的条纹

斑马鱼是一种非常小的鱼。它被称为这个名字是因为它的身体有交替的蓝色和金色条纹。在幼鱼成熟过程中，皮肤上会出现三种颜色的细胞，即黑色细胞、反射性银细胞和嗜氯细胞，形成独特的彩色图案，如多层马赛克。虽然每个人都知道这三种颜色的细胞必须合作才能形成美丽的条纹，但到目前为止，这些颜色细胞的胚胎起源仍然是个谜。现在，德国马克斯·普朗克进化生物学研究所的科学家已经发现了这些细胞是如何出现的，以及它们是如何形成斑马鱼条纹的。他们的研究结果将帮助我们理解动物世界中多彩条纹是如何形成和发展的。

生物界的美丽将震撼诗人、哲学家和科学家。马克斯·普朗克进化生物学研究所基因研究部主任克里斯蒂娜·努斯莱因·福尔哈德一直对动物皮肤模式背后的生物学原理感兴趣。她的团队用斑马鱼作为模型生物来研究动物皮肤模式形成的遗传基础。

彩色斑马鱼

努斯莱因-福尔哈德在《科学》杂志上发表了一项新的研究，指出斑马鱼皮肤中的嗜氯细胞发生了剧烈的变化，形成了其独特的条纹图案。“我们对这一变化感到惊讶，这是我们完全没有预料到的，”该研究的主要作者普拉泰克·马哈尔说。这项研究基于今年6月发表在《自然细胞生物学》(NCB)杂志上的一项实验室研究，该研究跟踪了斑马鱼皮肤中黑色和银色细胞的变化。研究人员给每条幼鱼皮肤中会发展成彩色细胞的细胞打上荧光标记，然后连续三周每天给它们拍照，以了解这些细胞的变化。通过这种方式，科学家可以了解活体动物条纹图案形成过程中每个细胞的繁殖、运动和扩散。“我们必须采取一种非常温和的方式，在相对长的时间内反复观察每一条鱼。所以我们使用了最先进的显微镜来减少荧光物质对鱼类的副作用。”NCB项目的主要作者阿吉特·辛格说。

令人惊讶的是，这一分析表明，三种颜色的细胞通过完全不同的途径到达皮肤:胚胎背面的多能细胞形成一个嗜氯细胞，它们被胚胎的皮肤覆盖。当斑马鱼两到三周大并开始经历变态时，这些细胞开始繁殖。但是黑色和银色细胞来自一组干细胞，这些干细胞结合在每块椎骨附近的神经节上。黑色细胞沿着节段神经到达皮肤，并出现在后来形成条纹的区域。银细胞穿过肌肉组织的狭窄缝隙到达皮肤，在那里开始繁殖。

科学项目的作者之一布里吉特·韦德里奇解释道:“我的工作是在胚胎中制造一组用荧光标记的细胞，这些细胞将存在于斑马鱼的童年和青春期，这样我们就可以发现嗜氯细胞的生长和变化。我们惊讶地发现，在黑色和银色细胞到达皮肤之前，这些嗜氯细胞会分裂并繁殖成不同的细胞，覆盖在斑马鱼的皮肤上。

活斑马鱼胚胎尾鳍的神经网络呈现绿色荧光，是美国威斯康星大学2013年“最酷科学图像摄影大赛”的获奖者之一。这张图片是放大效果的40倍。

一个引人注目的观察结果是，银和嗜氯细胞可以根据它们的位置改变细胞的形状和颜色。在银细胞密集的地方，嗜氯细胞也会变得非常密集，覆盖银细胞形成金色条纹；在黑色细胞形成的条纹上，嗜氯细胞将成为稀疏分布的恒星。银细胞也稀疏地分布在黑色条纹区域，使条纹呈蓝色。经过一定距离后，黄色和银色细胞的形状和颜色会再次发生变化，形成浅色条纹。这样，斑马鱼的皮肤会形成深浅交替的条纹。在浅色条纹上，银和金细胞密集重叠，而在黑色细胞形成的条纹上，银和金细胞稀疏覆盖，使条纹图案呈现金蓝相间。

研究人员推测，这些细胞行为的不同变化构成了鱼的各种颜色和图案。“这一发现告诉我们如何分析其他鱼类和其他不能直接观察其发育的动物的模式，如孔雀、老虎和斑马，”努斯莱因-福尔哈德说。

(最初来自sciencedaily.com，最初的标题是“斑马鱼如何长出条纹:动物形成多彩图案的秘密”，由蝌蚪王编辑。请注明转载来源。)