科普 | 大鼠与人类的奇妙链接

大鼠与人类的奇妙“连接”

文/ 万颖寒 沈 淼 谢淑武

大鼠，是使用数量仅次于小鼠的实验动物。当它们在迷宫中寻找巧克力奖品时，海马体正上演着与我们备战考试时相似的神经活动；当它们因挠痒而发出50千赫的“笑声”时，脑区神经元的活跃频率竟与人类被逗乐时相同。在学术杂志上，我们经常看到关于大鼠的科学研究报道，如让中风患者重获抓握能力，助糖尿病药物突破代谢瓶颈，甚至为抑郁症治疗揭开神经环路的面纱等。

实验室里的大鼠跟人类有哪些相似之处？在攻克人类疾病的研究中，大鼠又有哪些优势？

实验室里的大鼠从哪里来

如果你在实验室里见过小鼠，很可能也见过它们的“大号兄弟”——大鼠。大鼠看上去就像是小鼠的“放大版”，但其实在生物分类学上，小鼠属于鼷鼠属小家鼠种，而大鼠属于家鼠属褐家鼠种，它们是两个不同的物种。

大鼠的祖先原本生活在亚洲的中部草原，在17世纪的一次机缘巧合下，这些机智的啮齿动物悄悄地进入了从亚洲返航的荷兰商船的货舱，搭上了进入欧洲的“顺风船”，完成了一段跨越欧亚大陆的奇妙旅程。1728年，伦敦的科学家发现这群大鼠中出现了非常显眼且罕见的白化个体（整体呈白色或浅色的个体），大鼠至此成了科学界的重点关注对象。

真正让大鼠成为实验室“明星”的是美国威斯塔研究所。20世纪初，埃伦·迪安·金领衔的科学家团队像培育纯种赛马一样，经过几十年精心选育，创造出遗传特征完全一致的实验大鼠家族——威斯塔大鼠。如今全球实验室里的大鼠，近七成都是这个家族的后代。威斯塔大鼠作为第一种标准化的驯化实验大鼠，相继被用于遗传学和癌症研究。这群看似凶猛实则温顺的“大家伙”用自己独特的生物学特性，帮助人类破解生命的奥秘。

大鼠与人类的进化相似性

大约8 000万年前，大鼠及其他许多哺乳动物拥有同一个祖先。尽管各种生物在地球漫长的地质历史中逐渐产生演化、分类，但保守基因在进化过程中一直得以保留，发挥着重要的生物学功能。实验大鼠与人类基因有超过90%的相似性，几乎所有已知的人类致病基因都能在大鼠基因组中找到“副本”，并且在哺乳动物进化过程中显得高度保守。这种基因层面上的高度相似性和保守性，如同打开人类生命之门的备用钥匙，使大鼠具备了构建人类疾病理想模型的优势。科学家通过研究不同的疾病大鼠模型，可以找出异常生理现象发生的机制, 进而揭示生命科学的本质。

解剖结构与生理功能的相似性

虽然大鼠和人类在体格上存在巨大差异，将两者直接放在一起比较似乎有些风马牛不相及，但在心血管、神经、代谢免疫等疾病的研究中，大鼠是理解人类疾病机制、测试治疗方法、药物评估与研发等的重要载体。在解剖结构方面，大鼠和人类都具有四肢和呼吸、消化、生殖器官等基本的身体结构，特别是大鼠的神经系统，其中枢神经组成、主要脑区及神经传导通路都与人类相似，视神经和听神经甚至比人类的要发达得多。因而，在糖尿病、高血压、心律失常等疾病的发病机制研究和药物筛选中，疾病大鼠模型被广泛应用，成为替代人类进行实验的重要工具。

神经行为活动的相似性

通过观察和研究大鼠的行为活动，科学家发现，它们也具有复杂的情感和认知能力，以及出色的学习能力。

在情感和认知方面，通过肢体语言、面部表情、声音、嗅觉线索等，大鼠之间不仅能够相互表达心意，还能够准确识别同类的情绪状态。大鼠的社会行为复杂且有趣，在互动中，它们甚至展现出了共情和同理心。如果看到“小伙伴”遇到麻烦，比如被笼子困住了，它们会主动去帮忙救出同类，这与人类在看到朋友有需要时伸出援手的行为如出一辙。更令人惊讶的是，大鼠会“笑”！通过挠痒实验发现，大鼠在享受被搔痒的快乐时，会发出超声波“笑声”，这一发现打破了人们对动物情感认知的固有观念。

在学习技能方面，大鼠的表现着实令人惊叹。它们经过训练，不仅能够学会使用交通工具抵达目的地，还掌握了运用适当的工具拿到食物等技能。这些行为的发现，一次次地刷新了科学家对大鼠这个生物的认识，更为探索神经系统疾病、情绪疾病等的病因和治疗手段提供了有力的实验依据。

科学真正的伟大，始于对自然界每一个“渺小”生命的敬畏。当拿到药品说明书的时候，或许可以想一想：这背后说不定站着无数代默默奉献的“大鼠勇士”呢！

作者介绍

万颖寒，供职于上海实验动物研究中心。上海实验动物科普志愿者服务队队长，上海生命健康张江科技志愿服务联盟秘书长，华东师范大学附属卢湾辅读实验学校科技副校长，主持或参与国家及省部级课题多项。

沈淼，上海实验动物研究中心实验师。

谢淑武，上海实验动物研究中心研究员，研究方向为新药药理毒理学。

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