海洋生物实验室(MBL)的一个团队成功地设计了蜂鸟短尾乌贼的白化品系Euprymnaberryi。CurrentBiology报道的这一进展创造了一种近乎透明的生物体，首次为科学家提供了清晰的光学通路，用于观察活体头足类动物的神经系统。

这也是首次通过多代培育出基因工程头足类动物，揭示了E.berryi作为神经生物学和其他类型研究的头足类动物模型生物的巨大前景。

“与其他无脊椎动物不同，头足类动物周围有很多令人难以置信的有趣生物学，”MBL高级科学家约书亚罗森塔尔说，他与MBLHibbitt研究员CarolineAlbertin共同领导了这项研究。“我们现在有了一个模型头足类动物，我们可以在其中以比以前高得多的分辨率询问生物功能。”

鞘状头足类动物(鱿鱼、章鱼和墨鱼)的神经系统和行为比大多数无脊椎动物复杂得多。一方面，它们可以学习并记住复杂的任务：头足类动物可以解迷宫、使用工具，甚至可以通过观察他人来学习。他们可以瞬间伪装自己，用手臂和触手操纵周围环境，并且根据最近的一项MBL研究，他们可以通过在很大程度上编辑自己的RNA来适应更冷的环境。

然而，头足类动物研究所缺乏的是一种适合遗传研究的模式生物。虽然对果蝇和小鼠进行的数十年研究揭示了这些动物发育、行为和进化的遗传基础，但由于缺乏研究头足类动物生物学的工具，我们对这些迷人生物的了解有限。这项新研究将Euprymnaberryi作为模型头足类动物的可行候选者：除了易于在实验室中繁殖几代之外，它还可以进行基因改造。

“在模型头足类动物中直接和精确地测试基因功能的能力令人兴奋，因为它可以研究使头足类动物与众不同的特征——这将成为了解其独特生物学的许多不同方面的重要工具，”合作者说。——作者阿尔贝丁。

蜂鸟短尾乌贼(Euprymnaberryi)是一种遗传易驯化的头足类动物模型系统。图片来源：TimBriggs/MBL头足类动物计划

该团队通过使用CRISPR-Cas9基因组编辑使两种色素沉着酶的基因失活，从而建立了E.berryi的白化血统。然后，俄勒冈大学尤金分校的合著者CrisNiell和斯坦福大学的IvanSoltesz通过将荧光染料插入其视叶来检查白化鱿鱼的大脑活动。

这种染料每次检测到钙时都会发光，而钙是大脑在放电时释放的。然后，他们将一系列图像投射到乌贼面前的屏幕上，导致它的视叶激活，染料亮起，所有这些都是用成像显微镜捕捉到的。当该团队对一只野生型鱿鱼尝试同样的技术时，它的皮肤色素沉着使他们无法清楚地看到染料。

罗森塔尔说，这一发现“使我们能够以前所未有的方式研究基因功能和头足类动物的大脑”。如果其他科学家想了解信号是如何通过头足类动物的大脑传递的，他们现在可以培育白化鱿鱼并用钙激活染料进行类似的实验。或者，如果研究人员想要对这些鱿鱼进行基因改造以研究其生物学的其他方面，该团队的研究表明这样的实验是可行的。

在这项研究中，Rosenthal和Albertin的团队发现了E.berryi生物学的一个新方面。当该团队使第一个称为TDO的色素沉着基因失活时，他们预计会产生白化乌贼，就像他们在2020年的一项研究中对另一种乌贼(Doryteuthis)所做的那样。然而，由此产生的E.berryi后代仍然有色素。该团队很快意识到，这种色素也是由另一种称为IDO的酶产生的，这是一种以前在头足类动物中不为人知的蛋白质。为什么E.berryi有两种似乎执行相同功能的酶仍然未知。

Rosenthal、Albertin及其同事希望其他科学家决定扩大我们对E.berryi的理解，并利用它们来解开头足类动物生物学的一些奥秘。

“我们希望看到这些动物与研究界共享，”罗森塔尔说。“头足类动物蕴藏着生物新奇的宝库。我们希望看到人们利用它们提出发人深省的问题并得出新的发现。”

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