十、鱼类
鱼类(fish)品种繁多,多达3-4万种,是脊椎动物门中品种最多的纲,比哺乳类动物多近10倍。
(一)鱼类的生物学特性和解剖学特点
1、鱼类是变温动物,能适应水温变化而改变体温,从零下水温到温泉水温(40℃)都能适应。水温突变可导致个体死亡。利用鱼对水温变化的适应性,可通过改变水温来控制鱼的体温,以研究其生理生化反应。
2、鱼类的皮肤不同于哺乳类动物,鱼的皮肤无角质层而有保护层,该层组织是由粘多糖物质、粘液、脱落细胞、免疫球蛋白和游离脂肪酸构成。其表皮由基底细胞、粘液细胞、颗粒细胞、淋巴细胞、巨噬细胞等构成。真皮内含有色素细胞,包含内源性黑色素和外源性类胡萝卜素,它们使鱼的皮肤具有各种颜色。
3、鱼类用腮呼吸,鱼在水中的气体交换主要是腮,皮肤和肺也可交换。腮的气体交换过程是:水通过鱼口腔,由前向后越过腮板,最后从腮盖排出。因每一腮板的血流方向与水流向相反,这使氧合甚少的血液与氧合最低的水进行交换,在水流达到腮板前沿时,血液靠较高的氧合水获得更多的氧(正常情况下鱼能获得水中40%-80%的氧)。当血液进入腮氧的亲和力就增加,CO2迅速溶于水。pH值可影响腮气体交换,当腮部pH值高,氧合速度较脱氧快4倍。当组织代谢旺盛pH值低时,则脱氧速度较氧合快400倍。
4、鱼类有较完整的消化和泌尿系统,泌尿系统的终端为尿生殖孔。有脑垂体、松果体、肾上腺等内分泌腺。
5、鱼类的心脏和网状内皮系统与哺乳动物不完全相同,鱼是两腔心,只有一个心房和一个心室。网状内皮系统无淋巴结,鱼心房和腮板内皮内有吞噬细胞,肝、脾、肾中有巨噬细胞积聚,这是鱼类独具的特征。
6、鱼类的行为与繁殖:各种物理、化学的刺激都能影响鱼的行为。缺氧可刺激鱼狂游出富氧层水面,鱼的嗅觉特别敏感,气味感觉对鱼的行为影响最大。例如鱼的信息素(从一个个体分泌出的能促进同一鱼种的另一个个体的特异性反应的物质)可认别幼鱼和帮助群游。雌激素、卵细胞对雄鱼有吸引作用并激发其性反应。不同鱼种繁殖行为多样化,有卵生和胎生鱼种,即便是卵生鱼种的繁殖行为也是多样的,故在生殖生物学上无法作统一结论。
7、鱼类的营养:鱼和哺乳类动物的营养需求相似,特别在氨基酸、维生素、无机盐等方面。不同食性的鱼类对营养的需求有很大差异。专制的鱼饵料,是实验用鱼的理想营养来源。
(二)鱼类在生物医学中的应用
鱼类具有某些其他动物无可取代的优点和特点,其生物学性状完全可以与人类的相应性状所类比。作为生物医学、环境保护科学等领域的实验研究对象或材料,已在世界各地获得了不少科研成果。
1、毒理学、药理学及环境监测研究:鱼类对药物、毒气都十分敏感,含极微量的成分即可引起很强的反应,对其习性的影响也很灵敏,对研究某些含量低和药理作用弱而需长期口服给药的中草药更为适宜,对某些中枢神经兴奋或抑制药的反应比较敏感,结果判断明确并易于掌握,因此鱼类是检测人工污染物的极好的生物指示剂。
2、胚胎学和遗传学的研究:利用鱼类研究变异和遗传。还有利用鱼类细胞移植试验,将鲑鱼的RNA注射到金鱼卵内,探索出鱼类细胞质遗传规律。
3、生理和生化研究:鱼类属于变温动物,可以利用温度的变化研究鱼类新陈代谢的加快和减慢、炎症反应、免疫功能以及膜生理学等方面的功能。降低鱼的体温,其炎症反应就减慢,因此可以对炎症的生理、生化、病理现象及演变速度进行更深层次的研究。
4、内分泌学的研究:不同脊椎动物的激素结果不完全相同,故对其特定的靶组织的相应作用就存在自然的差异性,这种差异对人类有益。例如大马哈鱼的降钙素比人体的对应物效应更强。因此该种鱼的降钙素,可用于治疗人的变形性骨炎等疾病。
5、肿瘤学研究:鱼是理想的肿瘤研究动物模型。鱼体很多组织都可发生肿瘤病变,无论自发性或者诱发性肿瘤都较多。小型淡水鱼类在研究肿瘤的发生与环境之间的关系上有着特殊的用途。鱼类是肿瘤研究的新资源,具有独特的优点鱼肿瘤的生物学特性与人肿瘤相似,同时实验条件易于模拟和控制,操作和观察简单、方便,需要的研究经费相对较少,材料也较易得。
(编者:岳敏,徐倩岚)