时报特稿

    5月22日，中国生物物理学会在“公众科学日”的直播中透露，为了更好地科普生物物理知识，科研人员居然为知名实验“模特”小老鼠们拍了个大电影！

    小鼠也会焦虑？ 还听说鼠妈妈对鼠宝宝的爱与神经回路有关系？想知道小鼠的跑步机什么样吗？

    答案就藏在这部《鼠鼠历险记》里！

    母性行为是本能吗？

    故事就这样开始了：鼠妈妈带着鼠哥哥和鼠弟弟过着幸福的生活。一天，鼠哥哥和鼠弟弟决定去看看外面的世界。鼠妈妈鼓励它们走出去，并坚称“妈妈永远会认得自己的孩子！”

    果真如此吗？在鼠哥哥和鼠弟弟出生的中国科学院生物物理研究所，黄龙文研究员和谢韵瑶博士通过小鼠母性行为学实验的展示，解释动物的自然行为与神经回路的关系。

    他们用一只刚刚生育宝宝的母鼠和一只没有哺育经验的处女鼠进行对比，发现母鼠能够及时将暴露在窝外的鼠宝宝叼回窝；处女鼠则需要相当长的时间熟悉鼠宝宝，最后把窝挪到鼠宝宝的位置。

    “这是一个很典型的例子，因为母鼠经过孕育的过程后体内激素水平发生改变，对鼠宝宝产生了更多关爱。”黄龙文说，研究还发现，如果让处女鼠和母鼠共同生活一段时间，慢慢也能通过观察学习掌握照顾宝宝的要领。

    也就是说，母性行为不一定完全是与生俱来的，也能通过后天的学习和生活经验塑造。

    小鼠也会焦虑？

    科研人员将鼠小弟放进一个陌生的崭新行为箱，只见屏幕上的小鼠有些不知所措，在箱子边缘不停走动和探索，较少停留在箱子中间。“这是动物自我保护的一种体现，因为墙边能提供安全感，而在旷场中间则可能需要担心受到四面的伤害。这只小鼠的行为说明它的焦虑程度比较高。”黄龙文解释称，这跟小鼠重要脑区那些焦虑恐惧与杏仁核等脑区的神经活动密切相关。

    黄龙文介绍，他们以小鼠为模型，开发并应用多种跨学科前沿研究手段，从分子、细胞、神经回路、行为、计算等多层次，探究动物自然行为调控的神经机制。“自然行为包括防御行为、捕食行为、社会行为等，对于动物趋利避害、成功地生存和繁衍有着至关重要的意义。”黄龙文说，理解动物自然行为调控的神经回路机制，能够揭示人和动物感知、行为、情感等的本质，还将促进我们发现与自然行为失调相关的精神障碍（如焦虑症、抑郁症等）的神经机制和治疗手段。

    同母后代运动能力一样吗？

    话说鼠哥哥和鼠弟弟去探索外面的世界，它们来到鼠鼠王国参加运动会。鼠哥哥最终以绝对优势获得第一名。明明是一个妈生的，运动能力居然不一样！

    在中国科学院生物物理研究所，吕振宇博士用实验给我们演示了这场“鼠鼠运动会”。

    这台专用“跑步机”叫大小鼠跑台，吕振宇介绍，与人不同，小鼠需要在规定好的跑道内匀速进行跑步比赛，跑道与跑道之间需要隔开。

    吕振宇介绍，肌肉由每一条肌束组成，每一条肌束里有众多肌纤维。肌纤维中含有肌原纤维，肌原纤维中肌球蛋白与肌动蛋白的相对运动形成了骨骼肌的收缩与舒张。在肌细胞上附着着运动神经元，旁边还有一些毛细血管为肌细胞提供氧。肌纤维附近还有一些干细胞，它们可以增值分化成为肌纤维，增加肌纤维的含量。肌纤维分为氧化型肌纤维和酵解型肌纤维。“我们经常会看到这样的现象，健身房举铁的人肌肉块比较大，长跑运动员一般都很瘦。这是因为健身人士酵解型肌纤维占比较大，长跑运动员氧化型肌纤维更多，耐力也更强。”吕振宇说。

    和而不同，谁搞的鬼？

    每个构成人体的细胞中都包含了全部的遗传信息，但只选择其中一小部分信息进行表达，从而分化成形态各异的组织和器官。“这两只小鼠的基因组蕴含着控制它们生长发育和运动功能等基因信息，尽管它们的基因组信息可以完全一样，但它们对于这些信息的不同读取方式会使它们产生个体差异。”于宙亮博士说。

    在生物学中，表观遗传这个概念指的是那些与DNA序列改变无关，而表型仍然可以得到遗传和继承的现象。表观遗传的本质是基因表达或细胞表型通过某种没有改变DNA序列的方式得到了保存并传递给了子代。因此，它们之间的差异则是发育分化的过程中，表观遗传调控的机制在发挥作用，对哪些基因可以表达进行了筛选。

    该实验室的宋傲群博士和谷子娟博士还展示了表观遗传调控在细胞分化中的作用，在荧光共聚焦显微镜下，诱导分化良好的干细胞展现出美丽的神经花环样图案。类似同卵双生的双胞胎之间的表型差异，也是表观遗传调控在起决定性作用。

    鼠哥哥和鼠弟弟虽是同只母鼠所生，运动能力差异有可能是由于它们中的“运动基因”序列信息不一样，也有可能是表观遗传调控导致与运动相关的基因表达模式发生了差异，也可能是两种机制同时起了作用。

    《鼠鼠历险记》结束了，但科学研究未曾止步。若科学如夜航船，科学家们“撞”过的每一面南墙，都曾短暂地点亮过一盏海上灯。在浩如烟海的数据中，他们勇敢抓住真理的绳索，为不再有病痛，为未知的探索。