吃魚被魚刺卡喉，是眾多食客的切膚之痛。但不巧的是，我國主養魚類如青、草、鰱、鳙、鯉、鯽、魴，都存在一定數量的肌間刺，即布于魚背、魚尾等處惱人的“小刺”。

這些魚能不能不長小刺？這在以前，是天方夜譚。但現在，這個“無理要求”有望成為現實。

(資料圖片僅供參考)

華中農業大學水產學院教授高澤霞團隊，成功培育出無肌間刺斑馬魚。相關研究成果近日發表于《國家科學評論》（英文版）。此外，該研究團隊通過敲除決定魚類肌間刺形成的關鍵基因，成功培育出了無肌間刺的武昌魚。

這些創新性成果的背后，是高澤霞團隊歷時10年之久的求索。自開展無小刺魚研究以來，團隊從2012年到2021年，僅拿到4項共計170萬元的經費支持，加上2021年剛獲批的一個250萬元的項目，前后也僅有420萬元經費支撐。

靠有限的經費資助，高澤霞團隊是怎樣一步步做出這項原始創新成果的？這一切要從10年前說起。

魚刺卡喉之痛

2010年6月，高澤霞從華中農業大學畢業，獲得農學博士學位。那時，她所在的團隊主要關注武昌魚的生長、抗病和耐低氧性狀。漸漸地，高澤霞覺得“讓武昌魚長快一點、長大一點”“抗病能力和耐低氧能力強一點”，有點“不過癮”。

“長得快、抗病、耐低氧的問題解決之后，武昌魚的價格還是抬不上來。為啥？魚刺多！”她告訴《中國科學報》，肌間刺的存在嚴重影響了魚類的食用和加工價值。

于是她開始查文獻，發現之前也有學者關注過這個問題，但并未深入研究。

理論上講，如果能找到肌間刺形成的主控基因，是可以通過基因編輯技術實現不讓武昌魚長出肌間刺的。但更重要的問題是，不長肌間刺的武昌魚能否正常生長。

高澤霞想到，在魚類進化過程中，有的魚類小刺變軟退化，鱸形目的鱸魚、鲇形目的黃顙魚等甚至沒有肌間小刺……她覺得，此前的構想值得一試。

中科院水生生物研究所研究員徐旭東告訴《中國科學報》，在魚類演化史上，小刺經歷了逐漸增多、形態趨向復雜，之后又逐漸減少、消失的過程。他說，低等真骨魚類如鯡形目、鯉形目，小刺較多，而較高等的鱸形目小刺則完全消失。但被國人選中的主養魚種刺很多，因為那些無小刺魚類一般養殖成本較高，或者“嬌氣不好養”，在產量上難以與常見的七大主養魚相匹敵。

除了產業價值，這項研究背后也有科學價值。高澤霞表示：“我們的父母長輩包括我自己都有腰椎間盤突出問題，研究肌間刺還跟骨質增生（俗稱骨刺）有點關系。”綜合因素下，她決定瞄準魚類的肌間刺剔除一探究竟。

理想很美，但真做起來的時候她才發現，無從下手。

“沒人告訴你該怎樣開展這項工作。查閱生物信息數據庫，也沒多少肌間刺相關的遺傳資源，大都是表型方面的，比如肌間刺什么時候長、骨化順序如何等。”高澤霞說，“這也是當時為什么這類項目很難申請到經費的原因——沒有研究基礎、沒有預期結果，確實讓人很難辦。”

不過，探索的種子已經在心里扎了根，高澤霞堅持要試一試。沒有正式項目支持，就借著實驗室研究武昌魚的便利，先從基礎工作慢慢做起。

“挑刺兒”是個技術活

高澤霞是從最基本的形態學開始做起的，再設法構建肌間刺的遺傳資源，找到肌間刺形成到底是哪些基因表達在發揮作用，哪個或哪幾個基因是關鍵基因。

“要想知道梨子的味道，就得親口嘗一嘗。”對于問題的答案，高澤霞決定把它們一個個“挑”出來。

這個“挑”，是“挑刺兒”的“挑”。

一條性成熟的武昌魚約有120多根肌間小刺（注：存在個體差異，普遍數量為84~146根），每根小刺都刺入肌肉組織內部，且周圍有結締組織粘連。高澤霞要做的，就是要把這120多根肌間刺從魚身上挑出來，提取高質量的轉錄組RNA，進而探究肌間刺發生與基因表達之間的關系。

這是個有難度的技術活兒。要挑刺兒，首先就得知道這120多根肌間刺都分布在哪里，接著要從被麻醉的活魚身上，把這些跟結締組織粘連的肌間刺干凈利落地拔起；拔出后，還要迅速除掉外周的肌肉組織，趕在RNA降解之前放進液氮中研磨，使骨組織充分分解，進而提取高質量RNA。

高澤霞帶著學生一挑就是3個月。3個月后，她的眼睛看哪兒都像有根刺。

這套“挑刺”程序也改進了提取RNA的方法，實現了世界上第一次全面魚刺基因表達，高澤霞據此申請了魚刺研究的第一個國家專利。她告訴《中國科學報》，從那之后，高質量地挑刺、拔刺，成了課題組每個學生必備技能之一。

通過對武昌魚肌間刺發生、發育不同時期的轉錄組、mRNA組、蛋白組等多組學分析，加之對比肌間刺組織與其他骨骼組織的基因、蛋白表達的差異，高澤霞研究團隊逐步弄清了調控武昌魚肌間刺生長發育的基因作用，并篩選、鑒定了一批（約60個）關鍵候選基因。

調控肌間刺發育的主效基因就藏在這些候選基因中。換言之，只要找對了關鍵基因，就可以通過基因編輯技術，逐步構建無肌間刺的武昌魚。

“完全沒有肌間刺，才有意義”

候選基因在手，高澤霞帶領團隊開始用模式魚類——斑馬魚來篩選主導魚類肌間刺發生發育的關鍵基因。鯉形目的斑馬魚，性成熟只需3個月，用它來做基因篩選，能夠盡快看到敲除掉不同基因后魚的“長刺表現”。

對60多個基因逐個排除、驗證，找到關鍵主效基因，工作量巨大，花了四五年時間。

其間，研究團隊也有一些動搖：培育一些少刺魚是不是也可行呢？畢竟少刺也比多刺強。這樣是不是也可以算作改良育種？但思忖再三，高澤霞覺得還要繼續找下去。

“只做一半算怎么回事兒？”她對《中國科學報》說，無論是對消費者還是對養殖業而言，“完全沒有肌間刺，才有意義”。

這幾年里，高澤霞扛住了許多壓力。比如，她的學生用無小刺魚的研究方向開題時，有生態等領域的評審專家直接在開題報告答辯會上“勸退”。

“越是有質疑的聲音，我越有動力。”高澤霞說。

2015年，徐旭東以全國政協委員、水生生物專家的身份，在科學網博客發表題為《中國應培育無小刺主養魚》的博文，作為他建言相關部門設立“原始創新基金”和“原始創新計劃”的生動案例。

文章中，徐旭東提到“中國科學家應當拿出當年攻關雜交水稻制種技術的智慧和勇氣培育無小刺主養魚品種”，他覺得“在中國人的食譜中，動物性蛋白營養有1/3來自魚類”，因此這個動議“并非小題大做”。

高澤霞與徐旭東素未謀面，但得此文如遇知音，也堅定了她研究無小刺魚的決心。

我國魚類遺傳育種與發育生物學領域知名專家、中國科學院院士桂建芳對她帶領團隊做肌間刺工作也非常支持，并在研究思路、實驗具體方案方面提供了很多指導。這讓高澤霞很是感動。

“無小刺魚”的故事未完待續

從60多個候選基因中，高澤霞團隊先后發現了3個基因在不同程度上調控了魚類肌間刺的發生發育。最終他們確定runx2b基因缺失會導致突變斑馬魚肌間刺完全缺失，且其個體生長、其他骨骼單元形成、肌肉脂肪酸和氨基酸含量等性狀均未受到顯著影響。

“真的一根肌間刺都沒有！當時我們都不敢相信這是真的。”高澤霞難以描述當時的心情。

在模式魚類上告捷，高澤霞馬不停蹄地帶隊在武昌魚身上看效果。這一步也非常關鍵。

當敲除runx2b基因的武昌魚魚苗被培育出來、經過“長刺期”，觀察到確實沒有肌間刺之后，高澤霞內心的激動久久不能平復。

故事到這里還沒講完。

高澤霞告訴《中國科學報》，成果被報道后，許多人找她投資，聲稱要建廠、開公司。對此，高澤霞特別強調并聲明：“無肌間刺武昌魚的生產性推廣，一定要經過嚴格的試驗性養殖評估。對每一代無肌間刺武昌魚的生長、肉質等指標也都需要進行細致評估，并且需國家層面有關基因編輯培育新品種的制度建立和頒布實施之后，才能考慮進行生產性推廣。”

“無小刺魚相關的評估工作我們目前正在開展，另外，我們與國內多個團隊合作開展了草魚、銀鯽、鰱等重要養殖魚類的魚刺形成主效調控基因敲除實驗，也取得了一些進展。”高澤霞說。

“我們今年共獲得了300多條完全沒有肌間刺的武昌魚。”這個數字讓她有點驕傲。這些魚是團隊取得突破性成果的證明，而這些魚，也足夠他們開展接下來的工作了。（記者 趙廣立）