科学家为什么用小白鼠做实验？
发布时间：2024-09-19
C57BL小黑鼠
实际上，在小鼠研究中最常用的是“小黑鼠”（C57BL/6），而非小白鼠。
人们产生“科学家总喜欢用小白鼠做实验”的印象，主要来源于基础教育和媒体宣传，使得“小白鼠”成为了动物实验的代名词。
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模式生物基本上都有大量的实验研究。
主要的模式生物有：
微生物：
噬菌体（DNA研究、中心法则、分子生物学、进化模型）
盘基网柄菌（真核生物细胞发育、运动、信号传导模型）
大肠杆菌（细菌遗传学、新陈代谢、基因突变研究、分子克隆受体）
酿酒酵母（细胞分裂、细胞器研究）
酿酒酵母
莱茵衣藻（细胞生物学、分子生物学）
嗜热四膜虫（真核生物基因功能）
植物：
小立碗藓（植物进化、发育学、生理学）
拟南芥（植物遗传学、植物分子生物学）
豌豆（遗传学）
无脊椎动物：
秀丽隐杆线虫（分子生物学、发育生物学）
秀丽隐杆线虫的透明胚胎
黑腹果蝇（遗传学、发育生物学、分子生物学、人脑退化性疾病模型）
脊椎动物：
斑马鱼（透明胚胎、胚胎发育、转基因研究）
nikonsmallworld（Daniel Knop）
鳉鱼（耐寒、耐高温、耐低氧、耐环境污染，胚胎学、生理学、毒物学研究，激素对行为的影响）、弗氏假鳃鳉（脊椎动物中成熟最快，仅14天，适合衰老、疾病、进化研究）
斑胸草雀（鸟类模式生物）
小鼠（人类遗传学模型、表型模型、生理模型、疾病模型）
爪蟾（全年产卵，适合作为胚胎发育模型）
狗（生理学实验）
猴子（如猕猴、食蟹猴等，人类疾病模型、脑科学研究，针对人类传染病的研究也常用猴类。
近年来，由于面临大型传染病如新冠病毒，实验猴价格暴涨）
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在人类脑部研究方面，猴类比小鼠更具优势。
与黑猩猩相比，猴类在伦理上更容易被接受。
可以说，现代生物学体系通过研究模式生物逐渐发展起来。
模式生物通常在同门、同纲、同目中具有繁殖快、易于研究、易于观察等特点。
通过研究这些代表性动物，可推测整个目、纲、门甚至整个生命的共同规律。
现代动物实验起源于17、18世纪，最早的实验动物种类繁多，带有一定的随机性。
19世纪后期至20世纪初期，人类通过研究易于研究的模式生物，逐步发展出现代生物学、生理学、遗传学、细胞生物学和分子生物学等学科。
实验小鼠的诞生具有一定的偶然性。
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19世纪中期，孟德尔通过豌豆杂交发现了遗传学规律，但当时未被广泛认可。
1900年植物遗传学被重新发现，进入20世纪后，动物遗传学研究也迅速展开。
虽然当时多数研究集中于豚鼠，但老鼠和兔子也逐渐成为研究对象。
一位名叫Abbie E. C. Lathrop的小学教师，热衷于饲养小动物，尤其是老鼠。
1900年，在家禽生意失败后，她开始饲养大量动物，包括雪貂、兔子、豚鼠及老鼠，并将其卖给相关机构用于实验。
例如，她曾将豚鼠卖给美国军方用于毒气实验。
Lathrop与她的老鼠
她的农场曾繁殖出多达11000只老鼠，因其繁殖出奇特的老鼠而闻名。
Lathrop的老鼠引起了遗传学家William E. Castle的注意。
遗传学家Castle
Castle是最早研究动物遗传的科学家之一，比著名的摩尔根还要早。
1902年，Castle从Lathrop的农场购买了一批小鼠，计划进行动物遗传研究。
这些小鼠由于Lathrop的培育，已有较为稳定的遗传基础。
1907年，Castle与学生Clarence C. Little合作，进行小鼠毛色的遗传研究。
经过20代繁殖，他们培育出了第一个纯系小鼠。
遗传学家Little
1908年，因老鼠出现皮肤问题，Lathrop找到了实验病理学家Leo Loeb，并展开相关病理学研究。
二人合作发表了10篇相关论文。
实验病理学家Leo Loeb
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小鼠动物实验由此拉开序幕
，之后其他研究者也开始培育纯系小鼠（这也体现了实验惯性：有人开了头，就会有人继续做，最终形成完整体系，掌握详细的生理、基因数据，而无需另开发新物种）。
我们熟知的白色纯系小鼠鼻祖（BALB/c）诞生于1913年，最初用于行为学实验。
BALB/c小白鼠
进入20年代，Little在冷泉港实验室培育出两种新的纯系小鼠，其中黑色系小鼠（C57BL）应用最广。
1929年，Little创办了杰克森实验室，该实验室早期主要从事老鼠培育和贩卖，后因其研究成果诞生了多位诺贝尔奖获得者，成为美国著名研究所之一。
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纯系小鼠成为模式动物，主要在于以下特征：
繁殖快、成熟早、体型小、易于管理、性情温顺、对外来刺激敏感、遗传单一、生理特性敏感（方便人类研究）、数据积累多、实验数据稳定可靠。
进入20世纪下半叶，尽管已无需通过模式生物发现基础知识，但两大原因仍促使模式生物成为主要实验动物。
1、生命科学教育：让学生亲手进行动物实验，实践效果最好。
2、医学发展：20世纪中叶后，人类医学进入黄金时代，模式生物成为理想研究对象。
不论是开发新药、研究疾病机制，模式生物都是现代医药研究的重要工具。
例如，开发某种分子生物学药物时，如果对应受体在细菌中存在，可以先使用大肠杆菌进行实验，随后再测试无脊椎动物和脊椎动物。
如果受体主要存在于哺乳动物中，首选则可能是小鼠。
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2000年的一项研究发现，在71%的病例中，动物模型与人类毒性一致，其中血液、胃肠和心血管方面的一致性最高。
除了药物试验，基因改造、传染病研究和疫苗研发均适用模式动物进行实验。
在繁殖周期快的动物中，小鼠是与人类亲缘关系最近的模式动物（完全同源基因表达80%，完全不同源不到1%），因此在药物研究、肿瘤研究、生理研究、遗传研究、胚胎研究、免疫研究、转基因和表观遗传研究等领域，表现尤为出色。
实验动物的规模与医学发展有一定正相关关系。
多年间，全球每年使用超过1亿只脊椎实验动物。
20世纪末至21世纪初，美国医学进入黄金时代，拥有全球最大规模的实验动物。
仅2001年，便使用了8000万只小鼠，日本和欧盟次之。
近年来，中国的实验动物数量逐渐上升，达2000多万只。
随着美国缩减实验动物数量到1000多万只，欧美国家也在缩减实验量，中国成为全球最大的实验动物使用国，日本紧随其后。
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但从实验动物的历史使用规模来看，中国在生物医药实验量方面依然与美国有较大差距。
然而，随着欧美因动物保护逐渐缩减实验量，中国有望缩小差距。
不过在某些领域，美国并未缩减，例如实验猴。
尽管中国是实验猴的主要生产地之一，但实验规模最大的依然是美国：
全球范围内，每年用于实验的犬类与猴类相当，达到数万只。
一份关于欧盟实验动物的统计数据显示，其脊椎动物实验动物比例为：
小鼠：60.96%
大鼠：13.96%
冷血动物：12.47%
鸟类：5.88%
兔子：3.12%
有蹄类动物：1.28%
豚鼠：1.49%
其它啮齿类动物：0.47%
食肉目：0.25%（犬类为主）
数据显示，超过70%的实验动物是啮齿类。
如果加上兔形目和其它灵长类实验动物，约80%的实验动物属于灵长总目。
实验动物的使用越来越集中于灵长总目，人类的研究重心也逐渐从基础生命科学转向前沿医疗研究。
灵长总目中的所有动物，小鼠具有最大的繁殖和生长优势。
虽然小鼠成为模式动物有一定偶然性，但从物种特性来看，也具有必然性。