今天小編分享的科學經驗：科學家對魚下手了！他們想盡辦法讓魚更好吃、更便宜，更高產……，歡迎閱讀。
鲫魚、草魚、鯉魚、胖頭魚、羅非魚、鲈魚、黑魚……這些魚，你都吃過嗎？
得益于淡水魚習性研究、育種研究、養殖技術創新等科研成果的應用，我們可以以便宜的價格吃到越來越多種美味的淡水魚。
其實，農業研究一直以來都不如醫藥研究火熱，即便是農林牧副漁，" 魚 " 的地位也最為邊緣。但好在一直有人踽踽前行，不斷地辟出路來。
而曾任中國科學院水生生物研究所所長的殷戰研究員就是其中之一，他說 "對中國人來說，魚太重要了，我要研究透"。
每年的三四月，他和他課題組的研究人員都會前往廣東的繁育基地展開科研。在那個更為溫暖的地方，鯉魚可以在一年内性成熟，大幅節省科研時間。
最近，殷戰接受了我們的采訪，細細地跟我們講述了 " 他和他的‘魚’ "。
以下是正文，全文 3376 個字，
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在中國，漁業意味着什麼？
中國是世界第一漁業大國，水產品養殖量占全世界養殖產量的 60％以上。也就是說，其他國家水產養殖產量全部加在一起，都沒有中國多。
在西方國家以及日本，主要水產品的供應來自海洋捕撈，淡水魚養殖微乎其微。因此，世界上除了挪威、丹麥的專家還專門研究淡水魚的養殖外，全世界只有中國最為認真、系統地研究淡水魚養殖。
2005 年，在國外求學和工作十多年的殷戰，回國加入水生所，借助他在國外獲得的遺傳與發育生物學的訓練，開始圍繞魚類生長代謝和繁殖的内分泌調控展開研究。
當時國内以遺傳操作方式開展的魚類内分泌學研究還基本空白，他認為：内分泌系統中的激素可以在魚體内分泌腺產生，循環到全身各處，使動物產生整體性的應答反應，如果能把機制搞清楚就可以對魚類的生長代謝和繁殖進行主動幹預，這樣的研究将會既有基礎理論，又有應用價值。
殷戰教授，圖源：被訪者提供
" 我要培育符合
中國漁業發展需求的魚 "
" 青草鲢鳙鯉鲫鳊 "（被業界稱為 " 大宗淡水魚 "），這七大魚占中國淡水魚養殖產量的 70%。從前，" 大魚大肉 " 是過年才能享受的美食，得益于中國水產規模的快速擴大——1989 年 到 2020 年，中國的水產養殖產量增加了 6.5 倍——我們可以以便宜的價格吃到美味的淡水魚。
然而，高速增長的水產養殖規模背後，是極速擴大的淡水養殖面積，以及由此導致的水體富營養化，生态壓力陡增，同時伴随着資源的快速消耗，這些都将難以持續。
此外，過去中國魚類養殖以池塘混養為主，迄今為止，工廠化養殖產量占比還很低。我國的傳統養殖對象還無法适應高密度養殖，尚沒有一個池塘每立方米的年產量能超過 50 公斤的魚類養殖品種——遠低于國際上馴化的鲑鳟、羅非魚等在高密度養殖模式下的產量。
" 我國水產養殖正面臨新一輪的轉型更新，在養殖空間上也正在向鹽鹼地和深遠海推進，并大力促進設施化、高密度的集約化養殖。所有這一切產業問題，都需要我們去培育适應這些養殖模式的新品種魚。"
殷戰說：" 這種魚要‘乖’，能适應高密度環境，不應激，吃了就‘睡’，一斤餌料能長更多肉；要能适應鹽鹼環境，不怕冷，可以在北方的鹽鹼地和深遠海生存；最好還能控制只產生有利性别但不造成基因污染…… "
圖源：被訪者提供
" 培育符合中國漁業發展需求的魚 "，這個想法貫穿了殷戰整段科研歷程。回想數十年科研生涯，殷戰說最為興奮也是印象最深的瞬間，是得知實驗室得到了全 " 雄 " 魚的時刻。
單一性别的魚類群體意味着科學家需要獲得特定性别的魚群。這很有用——不同性别的魚，個頭常常不一樣。有些魚，雄性長得快一些，大一些；有些魚，雌性長得快一些，大一些。在養殖中，如果只養個頭大的那種性别的魚，就會有利于增產。
實驗是用斑馬魚進行研究的。斑馬魚身上有個基因，負責控制合成雄激素。在一部分斑馬魚體内，雄激素會較多地轉化成雌激素，雌魚就是這麼來的。如果敲掉這個基因，那斑馬魚就無法合成雄激素，自然也就更不會有雌激素了。
殷戰讓學生做了這個工作，結果發現，在無法合成雄激素的情況下，小斑馬魚竟然全都長成了 " 雄 " 魚。更有意思的是，這些 " 雄 " 魚還能產生具有活性的健康精子。不過，後續的研究發現，這些 " 雄 " 魚由于體内缺乏雄激素，無法跟雌魚交配，無法產下自己的後代。
将這類 " 雄 " 魚的精子擠壓采集出來，可以通過人工授精的方式，與采集自雌魚的卵子正常受精，并產生正常的後代。圖源：被訪者提供
然而，課題組拿這個成果去各雜志發表，卻接連被拒。期刊編輯和審稿專家質疑課題組沒有把斑馬魚身上負責合成雄激素的基因敲除幹淨。适逢水生所另一個課題組正在做去除雄激素受體的研究，他們發現：如果把雄激素受體去除，即使魚體内存在雄激素，斑馬魚的精巢也會受到嚴重影響，全部無法產生具活性的精子。
"我把缺乏雄激素受體的魚拿來和我的魚交配，產生既沒有雄激素合成酶也沒有雄激素受體的子代。結果，又一次得到了精巢發育完全的全‘雄’魚。" 殷戰說，" 于是我只好推測，也許是别的激素代替雄激素起着維持精子生成的作用。"
那麼會不會是孕酮？孕酮也是一種激素。它是斑馬魚合成雄激素的原料。當斑馬魚身上合成雄激素的基因被敲除之後，體内的孕酮就不能繼續轉化為雄激素。因此，這些斑馬魚體内孕酮大量堆積，在精巢組織中可達正常值的 7～10 倍。
所以，殷戰又讓學生敲掉了編碼孕酮核受體的基因。這一次得到的魚果然只有精巢，沒有精子。這表明，原來正是孕酮促進了精巢的正常發育，以及精子的生成。這一成果在生物學科的著名學術期刊 eLife 上發表。
" 但我沒去做減肥研究，
因為我是做水產的。"
關于魚類孕酮研究的論文發表後，有醫學研究機構聯系殷戰。因為這項發現有機會為治療人類前列腺癌帶來新的思路。巧合的是， 1 個月後，中國科學院上海生化所領銜的團隊發表論文，報道了前列腺癌病人晚期孕酮水平增高，并提出阻隔孕酮信号有望進一步治療前列腺癌的證據。
誰能想到，一個魚的研究，也能給生物醫藥研究帶來新的啟發和方向。不過，這樣的情況對殷戰來說，已經不是第一次了。
殷戰團隊是中國第一批系統地把魚類與内分泌相關分子，包括蛋白類重要激素進行基因編輯，構建突變模型開展研究的團隊。2014 年前後，殷戰課題組開始研究固醇類激素的作用機制。
眾所周知，在人體中，維生素 D（VD）是幫助鈣吸收的膽固醇衍生物。殷戰課題組敲掉了斑馬魚 VD 的一個活化酶的編碼基因，阻礙了其對體内 VD 的活化。本以為會得到骨骼發育不良的魚。沒想到，這些斑馬魚骨骼基本正常發育，脂肪卻在腹部大量堆積。而攝入活化的 VD 後，這些斑馬魚腹部脂肪又被消耗掉了。原來，魚類體内 VD 最主要的功能是氧化利用腹部脂肪，為自身提供能量——與在人體内促進鈣吸收的工作側重點并不一樣。
相關論文發表後，被國際維生素 D 大會主席在 2018 年年度會議上，推薦為 2017 年全世界最受矚目的 12 篇維生素 D 研究論文之一。因為該研究用動物模型，首次證明動物體内 VD 調控脂肪代謝的機制，這也對利用 VD 調控人類脂肪代謝是一個重要線索。
減肥是生物醫藥領網域長期關注的熱點話題。殷戰的論文發布後，研究減肥的課題組、生物學家紛至沓來，希望與殷戰合作展開研究。
"但我沒去做那個，因為我是做水產的。" 殷戰說。
殷戰研究團隊合影，圖源：被訪者提供
科研工作中的 " 柳暗花明 "
每一個科研成果的最終發表，背後都伴随着無數次失敗的探索，在一項原創性的科研實驗開展前，大多數情況是無法預料其結果的。有時候科研人員需要有股韌勁，因為失敗并非毫無意義，堅持在一個領網域，甚至一個哪怕失敗了的實驗結果上繼續深入，敢于挑戰，觸類旁通，也許人類科技發展以來的某個發現，就能帶來新的靈感。
殷戰還記得 10 多年前的一項研究。當時，他正在關注魚類催乳素。早有研究表明，失去催乳素的小鼠無法生孩子，母鼠卵巢也發育異常。那麼，類似的情況在魚類身上會怎樣表現呢？" 反正（斑馬魚）胚胎都是離體發育，先把基因敲了再說。"
然而，不能合成催乳素的斑馬魚，依舊能順利產卵。4 天後，小斑馬魚正常破殼——這和小鼠根本無法生崽的結果截然不同，這讓所有人始料未及。
然而更具戲劇性的是，這批原本活蹦亂跳的小斑馬魚，竟然從第 10 天開始逐個死亡，到第 16 天，已經一條不剩，全部 " 就義 "。
養魚池，圖源：被訪者提供
殷戰和他的學生們仔細解剖觀察了所有死魚，組織器官的發育看似基本正常。于是，他們又培養了一批類似的小斑馬魚，将其中一條小魚通過連續切片，切成了多達二百餘片組織切片，為每一片做了細胞染色，仔細檢查它的發育情況，同樣沒有顯著的異常。
死亡原因成謎，實驗陷入停滞。
幾天後，大家迎來了 " 神轉折 "，一位學生竟然救活了這些突變的小斑馬魚！
原來，這位學生注意到曾有研究稱，大馬哈魚在海洋裡不分泌催乳素，洄遊到淡水上遊產卵的過程中，催乳素分泌水平逐漸升高，并在生產前達到最高。當時的發文觀察的科學家們認為，魚類催乳素分泌水平與性成熟程度有關。
這個學生嘗試将論文換了一個角度解讀，他想大馬哈魚是不是也有可能在滲透壓高的海洋中不分泌催乳素，在淡水中才分泌催乳素。越是性成熟，洄遊越接近淡水上遊，滲透壓也就越低。于是他往魚缸裡加入一定量的鹽，讓不產生催乳素的突變小斑馬魚泡在半鹹水中，沒想到斑馬魚真的活了下來。
由此，殷戰課題組得出結論，魚類分泌的催乳素幫助吸收環境離子，調節滲透壓，缺失催乳素的突變斑馬魚，可以在提高了鹽度的水中存活，并繁育。與人類等哺乳動物產生催乳素，為了生殖和哺育後代的作用不大一樣。
誰能想到，一個偶然的 " 靈光乍現 "，拯救了斑馬魚，還 " 柳暗花明 " 地發現了另一個科學真相。
圖源：被訪者提供
結語
生物醫藥領網域總是熱熱鬧鬧的，而殷戰還在對着養魚房 500 個大魚缸做他的魚類研究。最初那條不能合成雄激素的斑馬魚，已經有了上萬條後代，它們在魚缸裡熱熱鬧鬧地繁衍着，為實驗提供源源不斷的材料。
殷戰設想，如果将控制斑馬魚性别和不育的技術應用到所有鯉科魚身上，可以更好地服務漁業發展。現在，殷戰團隊現在已成功構建了基因編輯的全雌黃河鯉群體，相比池塘混養增產 20% 以上，他們正在研究如何令魚 " 可雌可雄 "，且不育，以便有效防止人工編輯的基因位點在自然群體中的 " 污染 "。
此外，殷戰團隊還成功實現了讓斑馬魚變 " 乖 "，生長加快，飼料轉化率提升，以及耐寒的、抗鹽鹼等性狀的改良，并正在将結果向其他鯉科養殖魚類 " 移植 "。
研究魚的過程中，有新奇有趣的發現，有令人費解的現象，有具有指導治療人類疾病意義的探索，更有利于漁業產業發展的成果。2005 年殷戰加入水生所時規劃的科研目标，正在逐步實現。
策劃制作
作者丨非晚 科普創作者
審核丨殷戰 中國科學院水生生物研究所研究員、原所長，淡水生态與生物技術國家重點實驗室主任
策劃丨林林
責編丨林林、徐來
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