سمكة الزيبرا

سمكة الزيبرا موطنها الأصلي بيئات المياه العذبة في جنوب آسيا، حيث توجد في الهند وباكستان وبنغلاديش ونيبال وبوتان. ^{[ 1 ] [ 13 ] [ 14 ] [ 15 ]} يمتد نطاقها الشمالي من جبال الهيمالايا الجنوبية ، من حوض نهر سوتليج في المنطقة الحدودية بين باكستان والهند إلى ولاية أروناتشال براديش في شمال شرق الهند. ^{[ 1 ] [ 14 ]} يتركز نطاقها في أحواض نهري الغانج وبراهمابوترا ، ^{[ 10 ]} وقد وُصفت هذه السمكة لأول مرة من نهر كوسي (حوض الغانج السفلي) في الهند. أما نطاقها جنوبًا فهو أكثر محدودية، مع وجود سجلات متفرقة من منطقتي غاتس الغربية والشرقية . ^{[ 15 ] [ 16 ]} وقد ذُكر مرارًا وجودها في ميانمار (بورما)، لكن هذا يعتمد كليًا على سجلات ما قبل عام 1930، ومن المرجح أنه يشير إلى أقاربها المقربين الذين وُصفوا لاحقًا، ولا سيما سمكة دانيو كواجا وسمكة دانيو كياثيت . ^{[ 15 ] [ 17 ] [ 18 ] [ 19 ] [ 20 ]} وبالمثل، فإن السجلات القديمة من سريلانكا مشكوك فيها للغاية ولا تزال غير مؤكدة. ^{[ 17 ]}

تم إدخال أسماك الزيبرا إلى أماكن متعددة خارج نطاقها الطبيعي، ^{[ 10 ] [ 15 ]} بما في ذلك كاليفورنيا وكونيتيكت وفلوريدا ونيو مكسيكو في الولايات المتحدة، ويُفترض أن ذلك تم عن طريق إطلاقها عمدًا من قبل هواة تربية الأحياء المائية أو عن طريق هروبها من مزارع الأسماك . وقد انقرضت أعدادها في نيو مكسيكو بحلول عام 2003، ولا يزال مصير الأنواع الأخرى غير واضح، حيث أن آخر السجلات المنشورة تعود إلى عقود مضت. ^{[ 21 ]} كما تم إدخال هذا النوع إلى كولومبيا وماليزيا. ^{[ 14 ] [ 22 ]}

تعيش أسماك الزيبرا عادةً في المياه الصافية الضحلة نسبيًا ، سواء كانت جارية أو راكدة، في الجداول والقنوات والخنادق والبحيرات الهلالية والبرك وحقول الأرز . ^{[ 15 ] [ 22 ] [ 23 ] [ 10 ]} وتوجد عادةً بعض النباتات، إما مغمورة أو متدلية من الضفاف، ويكون القاع رمليًا أو طينيًا أو غرينيًا، وغالبًا ما يكون مختلطًا بالحصى. في الدراسات الاستقصائية لمواقع أسماك الزيبرا في معظم مناطق انتشارها في بنغلاديش والهند، كانت درجة حموضة الماء قريبة من التعادل إلى قاعدية نوعًا ما ، وتراوحت درجة حرارته في الغالب بين 16.5 و34 درجة مئوية (61.7-93.2 درجة فهرنهايت) . ^{[ 15 ] [ 24 ]} في المقابل، وُجد أن أسماك الزيبرا في المياه العذبة الحمضية تعاني من انخفاض معدلات البقاء على قيد الحياة واضطرابات في نظام الخط الجانبي لديها . ^{[ 25 ]} سُجِّلَت درجة حرارة منخفضة بشكل غير معتاد في أحد المواقع، حيث بلغت 12.3 درجة مئوية (54.1 درجة فهرنهايت)، بينما سُجِّلَت درجة حرارة دافئة بشكل غير معتاد في موقع آخر، حيث بلغت 38.6 درجة مئوية (101.5 درجة فهرنهايت) ، ومع ذلك بدت أسماك الزيبرا بصحة جيدة. وقد سُجِّلَت درجة الحرارة المنخفضة بشكل غير معتاد في أحد أعلى المواقع المعروفة لأسماك الزيبرا، على ارتفاع 1576 مترًا (5171 قدمًا) فوق مستوى سطح البحر، على الرغم من تسجيل وجود هذا النوع على ارتفاع 1795 مترًا (5889 قدمًا) . ^{[ 15 ]}           

توفر شبكة معلومات سمك الزيبرا ( ZFIN ) معلومات محدثة حول السلالات البرية المعروفة حاليًا من سمك الزيبرا ( D. rerio ) ، والتي يرد بعضها أدناه. ^{[ 44 ]}

قد تكون الهجائن بين أنواع مختلفة من أسماك الدانيو خصبة: على سبيل المثال، بين سمكة الدانيو ريريو وسمكة الدانيو نيغروفاسياتوس . ^{[ 12 ]}

يُعدّ سمك الزيبرا نموذجًا حيويًا ذا مزايا عديدة للعلماء. فقد تمّ تحديد التسلسل الكامل لجينومه ، والذي يبلغ طوله حوالي 1.4 مليار زوج قاعدي ، ^{[ 54 ]} كما يتميّز بسلوكيات نموّ مفهومة جيدًا، وسهلة الملاحظة والاختبار. ويتميّز نموّه الجنيني بالسرعة الفائقة، كما أنّ أجنةه كبيرة نسبيًا، وقوية، وشفافة، وقادرة على النموّ خارج رحم الأم. ^{[ 55 ]} علاوة على ذلك، تتوفر سلالات طافرة موصوفة بدقة بسهولة.

تشمل المزايا الأخرى ثبات حجم هذا النوع تقريبًا خلال مراحل نموه المبكرة، مما يُتيح استخدام تقنيات تلوين بسيطة، وإمكانية دمج جنينه ثنائي الخلايا في خلية واحدة لتكوين جنين متماثل الجينات . تتميز أجنة سمك الزيبرا بشفافيتها ونموها خارج الرحم، مما يسمح للعلماء بدراسة تفاصيل النمو بدءًا من الإخصاب وحتى اكتماله. كما يُظهر سمك الزيبرا تشابهًا واضحًا مع نماذج الثدييات والبشر في اختبارات السمية، ويُظهر دورة نوم نهارية تُشابه سلوك النوم لدى الثدييات. ^{[ 56 ]} مع ذلك، لا يُعد سمك الزيبرا نموذجًا بحثيًا مثاليًا في جميع الأحوال؛ إذ توجد عدة عيوب لاستخدامه العلمي، مثل عدم وجود نظام غذائي قياسي ^{[ 57 ]} ووجود اختلافات طفيفة ولكنها مهمة بين سمك الزيبرا والثدييات في أدوار بعض الجينات المرتبطة بأمراض بشرية. ^{[ 58 ] [ 59 ]}

تتمتع أسماك الزيبرا بقدرة على تجديد خلايا القلب والخلايا الشعرية للخط الجانبي خلال مراحل نموها اليرقية. ^{[ 60 ] [ 61 ]} من المرجح أن تتضمن عملية تجديد القلب مسارات إشارات مثل Notch و Wnt ؛ حيث تستشعر الخلايا البطانية البطينية والأهداب القلبية المرتبطة بها التغيرات الديناميكية الدموية في القلب المتضرر عبر قناة TRPV4 الأيونية الحساسة للميكانيكا ، مما يُسهّل مسار إشارات Notch عبر KLF2 ويُفعّل العديد من المؤثرات النهائية مثل BMP-2 و HER2/neu . ^{[ 62 ]} في عام 2011، أطلقت مؤسسة القلب البريطانية حملة إعلانية تُعلن فيها عن نيتها دراسة إمكانية تطبيق هذه القدرة على البشر، مُشيرةً إلى أنها تهدف إلى جمع 50 مليون جنيه إسترليني لتمويل الأبحاث. ^{[ 63 ] [ 64 ]}

وُجد أن أسماك الزيبرا قادرة على تجديد خلايا المستقبلات الضوئية وخلايا الشبكية العصبية بعد الإصابة، وقد تبين أن هذه العملية تتم عبر إعادة تمايز خلايا مولر الدبقية وتكاثرها . ^{[ 65 ]} وقد استُخدمت أسماك الزيبرا كنظام نموذجي لدراسة نمو الشبكية وتجديدها. ^{[ 66 ]} يقوم الباحثون عادةً ببتر الزعانف الذيلية الظهرية والبطنية وتحليل نموها المتجدد للكشف عن الطفرات. وقد وُجد أن إزالة مثيلة الهيستون تحدث في موضع البتر، مما يحول خلايا أسماك الزيبرا إلى حالة "نشطة" ومتجددة تشبه الخلايا الجذعية. ^{[ 67 ] [ 68 ]} في عام 2012، نشر علماء أستراليون دراسة كشفت أن أسماك الزيبرا تستخدم بروتينًا متخصصًا ، يُعرف باسم عامل نمو الخلايا الليفية ، لضمان التئام الحبل الشوكي دون تندب دبقي بعد الإصابة. ^{[ 6 ] [ 69 ]} بالإضافة إلى ذلك، وُجد أن الخلايا الشعرية في الخط الجانبي الخلفي تتجدد بعد التلف أو الخلل النمائي. ^{[ 61 ] [ 70 ]} وقد سمحت دراسة التعبير الجيني أثناء التجدد بتحديد العديد من مسارات الإشارات المهمة المشاركة في هذه العملية، مثل إشارات Wnt وعامل نمو الخلايا الليفية . ^{[ 70 ] [ 71 ]}

في سياق دراسة اضطرابات الجهاز العصبي، بما في ذلك الأمراض التنكسية العصبية، واضطرابات الحركة، والاضطرابات النفسية، والصمم، يستخدم الباحثون سمكة الزيبرا لفهم كيفية تسبب العيوب الجينية الكامنة وراء هذه الحالات في حدوث خلل وظيفي في الدماغ البشري، والحبل الشوكي، والأعضاء الحسية. ^{[ 72 ] [ 73 ] [ 74 ] [ 75 ]} كما درس الباحثون سمكة الزيبرا لاكتساب رؤى جديدة حول تعقيدات أمراض الجهاز العضلي الهيكلي البشري، مثل ضمور العضلات . ^{[ 76 ]} ويركز بحث آخر على سمكة الزيبرا على فهم كيفية تحكم جين يُسمى "هيدجهوج" ، وهو إشارة بيولوجية تكمن وراء عدد من أنواع السرطان البشري، في نمو الخلايا.

باعتبارها كائنًا نموذجيًا قويًا في الطب التجديدي، تُظهر سمكة الزيبرا قدرة استثنائية على تجديد خلايا بيتا البنكرياسية المفقودة. وقد كشفت دراسات النسخ الجيني عالية الدقة على مستوى الخلية الواحدة في سمكة الزيبرا عن مسارات معقدة لتكوّن خلايا الغدد الصماء البنكرياسية وعمليات إعادة تشكيل القنوات. وعلى وجه التحديد، وفّر تتبّع المؤشرات الجزيئية مثل الكيراتين 4 (krt4) وتوصيف السلائف الغدية الانتقالية لمرض dlb في سمكة الزيبرا رؤى آلية بالغة الأهمية حول تكوين الخلايا الجديدة وإعادة ترتيب السلالات في الجسم الحي.

عندما تتزاوج الأقارب المقربون، قد يُظهر النسل آثارًا ضارة تُعرف باسم " انخفاض اللياقة الناتج عن التزاوج الداخلي" . وينتج هذا الانخفاض في الغالب عن التعبير المتماثل للأليلات المتنحية الضارة. ^{[ 104 ]} بالنسبة لأسماك الزيبرا، يُتوقع أن يكون انخفاض اللياقة الناتج عن التزاوج الداخلي أكثر حدة في البيئات المجهدة، بما في ذلك تلك الناجمة عن التلوث البشري المنشأ . وقد أدى تعريض أسماك الزيبرا للإجهاد البيئي الناجم عن مادة الكلوتريمازول الكيميائية، وهي مبيد فطري من فئة الإيميدازول يُستخدم في الزراعة والطب البيطري والبشري، إلى تضخيم آثار التزاوج الداخلي على الصفات التناسلية الرئيسية. ^{[ 105 ]} انخفضت حيوية الأجنة بشكل ملحوظ في الأسماك المتزاوجة داخليًا والمعرضة لهذا الإجهاد، ولوحظ ميل الذكور المتزاوجة داخليًا إلى إنجاب عدد أقل من النسل.

تعتبر أسماك الزيبرا نماذج شائعة للبحث في تربية الأسماك ، بما في ذلك مسببات الأمراض ^{[ 106 ] [ 107 ] [ 108 ]} والطفيليات ^{[ 106 ] [ 108 ]} التي تسبب فقدان المحصول أو انتشاره إلى التجمعات البرية المجاورة.

تقلّ فائدة هذه الطريقة عن المتوقع نظرًا لبُعد تصنيف سمكة الدانيو عن أكثر أنواع الأحياء المائية شيوعًا في الاستزراع المائي. [ 107] ولأنّ أكثر الأنواع شيوعًا هي السلمونيات والقد في ^{رتبة Protacanthopterygii ،} والقاروص والدنيس والبلطي والأسماك المفلطحة في رتبة Percomorpha ، فقد لا تكون نتائج سمكة الزيبرا قابلة للتطبيق تمامًا. ^{[ 107 ]} وهناك نماذج أخرى - مثل سمكة الزينة الذهبية ( Carassius auratus )، وسمكة الميداكا ( Oryzias latipes )، وسمكة الشوكية ( Gasterosteus aculeatus )، وسمكة الروش ( Rutilus rutilus )، وسمكة البخاخ ( Takifugu rubripes )، وسمكة السيف ( Xiphophorus hellerii ) - وهي أقل استخدامًا في العادة، ولكنها أقرب إلى أنواع مستهدفة محددة. ^{[ 108 ]}

الاستثناء الوحيد هو سمك الكارب (بما في ذلك الكارب العشبي، Ctenopharyngodon idella ) ^{[ 107 ]} وسمك الحليب ( Chanos chanos ) ^{[ 108 ]} ، فهما قريبان جدًا، إذ ينتميان إلى فصيلة الكارب . مع ذلك، تجدر الإشارة إلى أن سمك الدانيو يُعد نموذجًا مفيدًا لدراسة الثدييات في كثير من الحالات، وهناك تباعد جيني كبير بينهما يفوق بكثير التباعد بين الدانيو وأي سمكة مستزرعة. ^{[ 107 ]}

في طفرة جينية تعاني من خلل في مستقبلات الجلوكوكورتيكويد وانخفاض في السلوك الاستكشافي ، أعاد الفلوكستين السلوك الاستكشافي إلى طبيعته. ^{[ 109 ]} وهذا يُظهر العلاقة بين الجلوكوكورتيكويدات والفلوكستين والاستكشاف لدى هذه السمكة. ^{[ 109 ]}

استُخدمت أسماك الزيبرا كنموذج لدراسة مسارات إصلاح الحمض النووي. ^{[ 110 ]} تتعرض أجنة الأسماك المخصبة خارجيًا، مثل أسماك الزيبرا، أثناء نموها، بشكل مباشر لظروف بيئية كالملوثات وأنواع الأكسجين التفاعلية التي قد تُلحق الضرر بحمضها النووي . ^{[ 110 ]} ولمواجهة هذا الضرر، تُفعَّل مجموعة متنوعة من مسارات إصلاح الحمض النووي المختلفة أثناء النمو. ^{[ 110 ]} وقد أثبتت أسماك الزيبرا، في السنوات الأخيرة، أنها نموذج مفيد لتقييم الملوثات البيئية التي قد تُسبب تلف الحمض النووي. ^{[ 111 ]}

يمكن استخدام اختبارات الأدوية على أسماك الزيبرا لتحديد فئات جديدة من المركبات ذات التأثيرات البيولوجية، أو لإعادة توظيف الأدوية الموجودة لأغراض جديدة؛ ومن الأمثلة على ذلك اختبارٌ وجد أن أحد الستاتينات الشائعة الاستخدام ( روسوفاستاتين ) يمكنه تثبيط نمو سرطان البروستاتا . ^{[ 120 ]} حتى الآن، أُجري 65 اختبارًا على جزيئات صغيرة، وأدى واحد منها على الأقل إلى تجارب سريرية. ^{[ 121 ]} ضمن هذه الاختبارات، لا تزال هناك العديد من التحديات التقنية التي يتعين حلها، بما في ذلك اختلاف معدلات امتصاص الدواء مما يؤدي إلى مستويات تعرض داخلي لا يمكن استقراءها من تركيزه في الماء، ومستويات عالية من التباين الطبيعي بين الحيوانات الفردية. ^{[ 121 ]}

لفهم تأثيرات الأدوية، يُعدّ التعرض الداخلي للدواء أساسيًا، إذ يُحفّز هذا التعرض التأثير الدوائي. ويتطلب تطبيق نتائج التجارب على أسماك الزيبرا على الفقاريات العليا (كالبشر) معرفة علاقات التركيز بالتأثير، والتي يُمكن استخلاصها من التحليل الحركي الدوائي والديناميكي الدوائي . ^{[ 5 ]} مع ذلك، ونظرًا لصغر حجمها، يُعدّ تحديد كمية التعرض الداخلي للدواء أمرًا بالغ الصعوبة. تقليديًا، تُسحب عينات دم متعددة لتحديد خصائص تركيز الدواء بمرور الوقت، لكن هذه التقنية لا تزال قيد التطوير. حتى الآن، لم يُطوّر سوى نموذج حركي دوائي واحد للباراسيتامول في يرقات أسماك الزيبرا. ^{[ 122 ]}

في يناير/كانون الثاني 2007، قام باحثون صينيون في جامعة فودان بتعديل أسماك الزيبرا وراثيًا للكشف عن تلوث الإستروجين في البحيرات والأنهار، والذي يرتبط بعقم الذكور. استنسخ الباحثون جينات حساسة للإستروجين وحقنوها في بيض أسماك الزيبرا المخصب. تحولت الأسماك المعدلة وراثيًا إلى اللون الأخضر عند وضعها في مياه ملوثة بالإستروجين. ^{[ 7 ]}

باستخدام أساليب تحليل البيانات الذكية، يمكن فهم العمليات الفيزيولوجية المرضية والدوائية، ومن ثمّ تطبيقها على الفقاريات العليا، بما في ذلك الإنسان. ^{[ 5 ] [ 123 ]} ومن الأمثلة على ذلك استخدام علم الصيدلة النظمية ، وهو دمج بين علم الأحياء النظمية وعلم قياس الأدوية . يصف علم الأحياء النظمية (جزءًا من) الكائن الحي من خلال وصف رياضي لجميع العمليات ذات الصلة. قد تكون هذه العمليات، على سبيل المثال، مسارات نقل الإشارة المختلفة التي تؤدي، عند تلقي إشارة معينة، إلى استجابة محددة. ومن خلال قياس هذه العمليات، يمكن فهم سلوكها والتنبؤ به في الحالات الصحية والمرضية. يستخدم علم قياس الأدوية بيانات من التجارب ما قبل السريرية والتجارب السريرية لتوصيف العمليات الدوائية التي تكمن وراء العلاقة بين جرعة الدواء واستجابته أو نتيجته السريرية. قد تكون هذه العمليات، على سبيل المثال، امتصاص الدواء في الجسم أو إخراجه منه، أو تفاعله مع الهدف لتحقيق تأثير معين. ومن خلال قياس هذه العمليات، يمكن فهم سلوكها بعد جرعات مختلفة أو لدى مرضى مختلفين، والتنبؤ به لجرعات أو مرضى جدد. من خلال دمج هذين المجالين، يمتلك علم الصيدلة النظمية القدرة على تحسين فهم تفاعل الدواء مع النظام البيولوجي عبر التحديد الكمي الرياضي والتنبؤ اللاحق بحالات جديدة، مثل الأدوية الجديدة أو الكائنات الحية الجديدة أو المرضى الجدد. وباستخدام هذه الأساليب الحسابية، أظهر التحليل المذكور سابقًا للتعرض الداخلي للباراسيتامول في يرقات سمك الزيبرا ارتباطًا معقولًا بين تصفية الباراسيتامول في سمك الزيبرا وتصفية الباراسيتامول في الفقاريات العليا، بما في ذلك البشر. ^{[ 122 ]}

استُخدمت أسماك الزيبرا لإنتاج العديد من النماذج المعدلة وراثيًا للسرطان، بما في ذلك سرطان الجلد ، وسرطان الدم ، وسرطان البنكرياس ، وسرطان الخلايا الكبدية . ^{[ 124 ] [ 125 ] [ 126 ]} تُصاب أسماك الزيبرا التي تُعبر عن أشكال متحولة من الجينات الورمية BRAF أو NRAS بسرطان الجلد عند وضعها على خلفية وراثية تفتقر إلى البروتين p53. نسيجيًا ، تُشبه هذه الأورام المرض البشري إلى حد كبير، وهي قابلة للزرع بشكل كامل، وتُظهر تغيرات جينومية واسعة النطاق. استُخدم نموذج سرطان الجلد BRAF كمنصة لدراستين نُشرتا في مارس 2011 في مجلة Nature . في إحدى الدراسات، استُخدم النموذج كأداة لفهم الأهمية الوظيفية للجينات المعروفة بتضخيمها وزيادة تعبيرها في سرطان الجلد البشري. ^{[ 127 ]} أدى جين واحد، SETDB1، إلى تسريع تكوين الورم بشكل ملحوظ في نظام أسماك الزيبرا، مما يُظهر أهميته كجين ورمي جديد لسرطان الجلد. كان هذا الأمر ذا أهمية خاصة لأن SETDB1 معروف بأنه يشارك في التنظيم اللاجيني الذي يُقدر بشكل متزايد على أنه أساسي في بيولوجيا الخلايا السرطانية.

في دراسة أخرى، بُذلت جهود لاستهداف البرنامج الجيني الموجود في خلية العرف العصبي الأصلية للورم علاجيًا باستخدام أسلوب الفحص الكيميائي. ^{[ 128 ]} وكشفت هذه الدراسة أن تثبيط بروتين DHODH (بواسطة جزيء صغير يُسمى ليفلونوميد) يمنع نمو الخلايا الجذعية للعرف العصبي التي تُؤدي في النهاية إلى الإصابة بالورم الميلانيني، وذلك عن طريق التدخل في عملية استطالة النسخ . ولأن هذا النهج يهدف إلى استهداف "هوية" خلية الورم الميلانيني بدلًا من طفرة جينية واحدة، فقد يكون لليفلونوميد فائدة في علاج الورم الميلانيني لدى الإنسان. ^{[ 129 ]}

في أبحاث القلب والأوعية الدموية، استُخدمت سمكة الزيبرا كنموذج لدراسة احتشاء عضلة القلب البشري. يتجدد قلب سمكة الزيبرا بالكامل بعد حوالي شهرين من الإصابة دون أي ندوب. ^{[ 130 ]} وقد حُددت آلية إشارات مستقبلات ألفا-1 الأدرينالية المتورطة في هذه العملية في دراسة أُجريت عام 2023. [ 131 ^{] كما تُستخدم} سمكة الزيبرا كنموذج لدراسة تخثر الدم ، ونمو الأوعية الدموية ، وأمراض القلب والكلى الخلقية . ^{[ 132 ]}

في برامج البحث المتعلقة بالالتهاب الحاد ، وهو عملية أساسية في العديد من الأمراض، أنشأ الباحثون نموذجًا للالتهاب في سمكة الزيبرا، وكيفية زواله. يتيح هذا النهج دراسة تفصيلية للضوابط الجينية للالتهاب وإمكانية تحديد أدوية جديدة محتملة. ^{[ 133 ]}

استُخدمت أسماك الزيبرا على نطاق واسع ككائن نموذجي لدراسة المناعة الفطرية لدى الفقاريات. يصبح جهاز المناعة الفطرية قادرًا على القيام بعملية البلعمة بعد 28 إلى 30 ساعة من الإخصاب ^{[ 134 ]} ، بينما لا تنضج المناعة التكيفية وظيفيًا إلا بعد 4 أسابيع على الأقل من الإخصاب ^{[ 135 ] .}

نظرًا لأن الجهاز المناعي محفوظ نسبيًا بين سمك الزيبرا والبشر، يمكن محاكاة العديد من الأمراض المعدية البشرية في سمك الزيبرا. ^{[ 136 ] [ 137 ] [ 138 ] [ 139 ]} وتُعدّ المراحل المبكرة الشفافة من حياة سمك الزيبرا مناسبة تمامًا للتصوير الحيوي والتحليل الجيني لتفاعلات المضيف مع العامل الممرض. ^{[ 140 ] [ 141 ] [ 142 ] [ 143 ]} وقد تم بالفعل إنشاء نماذج سمك الزيبرا لمجموعة واسعة من مسببات الأمراض البكتيرية والفيروسية والطفيلية؛ فعلى سبيل المثال، يوفر نموذج سمك الزيبرا لمرض السل رؤى أساسية حول آليات إمراضية المتفطرات. ^{[ 144 ] [ 145 ] [ 146 ] [ 147 ]} تشمل البكتيريا الأخرى التي تُدرس عادةً باستخدام نماذج أسماك الزيبرا ويرقاتها: المطثية العسيرة ، والمكورات العنقودية الذهبية ، والزائفة الزنجارية . ^{[ 148 ] [ 149 ]} علاوة على ذلك، طُوّرت تقنية الروبوتات لإجراء فحص عالي الإنتاجية للأدوية المضادة للميكروبات باستخدام نماذج عدوى أسماك الزيبرا. ^{[ 150 ] [ 151 ]}

من الخصائص البارزة الأخرى لسمكة الزيبرا امتلاكها أربعة أنواع من الخلايا المخروطية ، حيث تُضاف الخلايا الحساسة للأشعة فوق البنفسجية إلى الأنواع الفرعية للخلايا المخروطية الحمراء والخضراء والزرقاء الموجودة لدى الإنسان. وبذلك، تستطيع سمكة الزيبرا رؤية طيف واسع جدًا من الألوان. كما تُدرس هذه السمكة لفهم تطور شبكية العين بشكل أفضل، ولا سيما كيفية ترتيب الخلايا المخروطية في ما يُعرف بـ"فسيفساء المخاريط". وتُعرف سمكة الزيبرا، إلى جانب بعض الأسماك العظمية الأخرى ، بدقة ترتيب خلاياها المخروطية الفائقة. ^{[ 152 ]}

امتدت هذه الدراسة لخصائص شبكية عين سمكة الزيبرا لتشمل البحث الطبي. ففي عام ٢٠٠٧، نجح باحثون في جامعة كوليدج لندن في استنبات نوع من الخلايا الجذعية البالغة الموجودة في عيون الأسماك والثدييات، والتي تتطور إلى خلايا عصبية في شبكية العين. ويمكن حقن هذه الخلايا في العين لعلاج الأمراض التي تُلحق الضرر بالخلايا العصبية الشبكية، والتي تشمل جميع أمراض العين تقريبًا، بما في ذلك التنكس البقعي ، والزرق ، والعمى المرتبط بداء السكري . درس الباحثون خلايا مولر الدبقية في عيون بشر تتراوح أعمارهم بين ١٨ شهرًا و٩١ عامًا، وتمكنوا من تطويرها إلى جميع أنواع الخلايا العصبية الشبكية. كما تمكنوا من استنباتها بسهولة في المختبر. ونجحت الخلايا الجذعية في الهجرة إلى شبكية عيون الفئران المصابة، واكتسبت خصائص الخلايا العصبية المحيطة بها. وأعلن الفريق عزمه على تطبيق النهج نفسه على البشر. ^{[ ١٥٣ ] [ ١٥٤ ]}

Muscular dystrophies (MD) are a heterogeneous group of genetic disorders that cause muscle weakness, abnormal contractions and muscle wasting, often leading to premature death. Zebrafish is widely used as model organism to study muscular dystrophies.^[52] For example, the sapje (sap) mutant is the zebrafish orthologue of human Duchenne muscular dystrophy (DMD).^[155] The Machuca-Tzili and co-workers applied zebrafish to determine the role of alternative splicing factor, MBNL, in myotonic dystrophy type 1 (DM1) pathogenesis.^[156] More recently, Todd et al. described a new zebrafish model designed to explore the impact of CUG repeat expression during early development in DM1 disease.^[157] Zebrafish is also an excellent animal model to study congenital muscular dystrophies including CMD Type 1 A (CMD 1A) caused by mutation in the human laminin α2 (LAMA2) gene.^[158] The zebrafish, because of its advantages discussed above, and in particular the ability of zebrafish embryos to absorb chemicals, has become a model of choice in screening and testing new drugs against muscular dystrophies.^[159]

• 10.1016/bs.mcb.2016.11.004

استُخدمت أسماك الزيبرا ككائنات نموذجية لدراسة استقلاب العظام، وتجديد الأنسجة، ونشاط امتصاصها. وتُعدّ هذه العمليات محفوظةً تطوريًا إلى حد كبير. وقد استُخدمت لدراسة تكوين العظام، وتقييم التمايز، ونشاط ترسب المادة الخلالية، والتواصل بين خلايا الهيكل العظمي، ولإنشاء وعزل طفرات تحاكي أمراض العظام البشرية، واختبار مركبات كيميائية جديدة لقدرتها على عكس عيوب العظام. ^{[ 160 ] [ 161 ]} ويمكن استخدام اليرقات لمتابعة تكوين الخلايا العظمية الجديدة ( de novo ) أثناء نمو العظام. وتبدأ هذه اليرقات في تمعدن عناصر العظام في وقت مبكر يصل إلى 4 أيام بعد الإخصاب. ومؤخرًا، تُستخدم أسماك الزيبرا البالغة لدراسة أمراض العظام المعقدة المرتبطة بالعمر، مثل هشاشة العظام وتكوّن العظم الناقص . ^{[ 162 ]} وتعمل الحراشف (الإيلاسومية) لأسماك الزيبرا كطبقة خارجية واقية، وهي عبارة عن صفائح عظمية صغيرة تُصنعها الخلايا العظمية. تتكون هذه الهياكل الخارجية من خلايا بانية للعظم تقوم بترسيب مادة العظم، ثم تُعاد تشكيلها بواسطة خلايا ناقضة للعظم. كما تُعدّ الحراشف المخزن الرئيسي للكالسيوم في الأسماك. ويمكن زراعتها خارج الجسم الحي (أي إبقاؤها حية خارج الكائن الحي) في صفيحة متعددة الآبار، مما يسمح بمعالجتها بالأدوية، بل وحتى فحص أدوية جديدة قد تُغير استقلاب العظام (بين الخلايا البانية للعظم والخلايا الناقضة للعظم). ^{[ 162 ] [ 163 ] [ 164 ]}

يُظهر نمو بنكرياس سمكة الزيبرا تشابهًا كبيرًا مع نمو بنكرياس الثدييات، كالفئران. فآليات الإشارات وطريقة عمل البنكرياس متشابهة جدًا. يحتوي البنكرياس على حجرة غدية صماء تضم أنواعًا مختلفة من الخلايا، منها خلايا PP البنكرياسية التي تُنتج عديدات الببتيد، وخلايا بيتا التي تُنتج الأنسولين. يُساعد هذا التركيب للبنكرياس، إلى جانب نظام استتباب الجلوكوز، في دراسة الأمراض المرتبطة به، كالسكري. تُعد نماذج وظائف البنكرياس، كالتلوين الفلوري للبروتينات، مفيدة في تحديد عمليات استتباب الجلوكوز ونمو البنكرياس. طُوّرت اختبارات تحمل الجلوكوز باستخدام سمكة الزيبرا، ويمكن استخدامها الآن للكشف عن عدم تحمل الجلوكوز أو السكري لدى البشر. كما يجري اختبار وظيفة الأنسولين في سمكة الزيبرا، مما سيُسهم في تطوير الطب البشري. وقد استُمدّت غالبية الدراسات المتعلقة باستتباب الجلوكوز من أبحاث أُجريت على سمكة الزيبرا ونُقلت إلى البشر. ^{[ 165 ]}

استُخدمت أسماك الزيبرا كنظام نموذجي لدراسة السمنة، حيث أُجريت أبحاث على كلٍ من السمنة الوراثية والسمنة الناتجة عن الإفراط في التغذية. تُظهر أسماك الزيبرا البدينة، على غرار الثدييات البدينة، خللاً في تنظيم مسارات التمثيل الغذائي المسؤولة عن الدهون، مما يؤدي إلى زيادة الوزن دون استقلاب طبيعي للدهون. ^{[ 165 ]} ومثل الثدييات أيضًا، تُخزّن أسماك الزيبرا الدهون الزائدة في الأحشاء والعضلات والأنسجة الدهنية تحت الجلد. هذه الأسباب وغيرها تجعل أسماك الزيبرا نماذج جيدة لدراسة السمنة لدى البشر والأنواع الأخرى. عادةً ما تُدرس السمنة الوراثية في أسماك الزيبرا المعدلة وراثيًا أو المتحولة التي تحمل جينات مُسببة للسمنة. على سبيل المثال، أظهرت أسماك الزيبرا المعدلة وراثيًا التي تُفرط في التعبير عن AgRP، وهو مُضاد داخلي للميلانوكورتين، زيادة في وزن الجسم وتراكم الدهون أثناء النمو. ^{[ 165 ]} على الرغم من أن جينات أسماك الزيبرا قد لا تكون مطابقة تمامًا لجينات الإنسان، إلا أن هذه الاختبارات قد تُقدم رؤى مهمة حول الأسباب الوراثية المحتملة وعلاجات السمنة الوراثية لدى الإنسان. ^{[ 165 ]} تُعدّ نماذج أسماك الزيبرا المصابة بالسمنة الناتجة عن النظام الغذائي مفيدة، إذ يُمكن تعديل النظام الغذائي منذ سن مبكرة جدًا. تُظهر الأنظمة الغذائية الغنية بالدهون والأنظمة الغذائية التي تُفرط في التغذية عمومًا زيادات سريعة في ترسب الدهون، وزيادة مؤشر كتلة الجسم، وتراكم الدهون في الكبد، وارتفاع مستوى الدهون الثلاثية في الدم. ^{[ 165 ]} مع ذلك، تظلّ العينات التي تتغذى بشكل مفرط وتتمتع بمستويات طبيعية من الدهون سليمة أيضيًا، بينما لا تكون العينات التي تتغذى على نظام غذائي غني بالدهون كذلك. ^{[ 165 ]} قد يكون فهم الاختلافات بين أنواع السمنة الناتجة عن التغذية مفيدًا في علاج السمنة والحالات الصحية المرتبطة بها لدى البشر. ^{[ 165 ]}

استُخدمت أسماك الزيبرا كنظام نموذجي في دراسات علم السموم البيئية . ^{[ 32 ]}

إن الجمع بين يرقات سمك الزيبرا الشفافة، ومجهر التألق الضوئي الصفائحي ، ومؤشرات الكالسيوم البصرية مثل GCaMP ، يسمح بمراقبة جميع الخلايا العصبية في حيوان واعٍ ونشط. ^{[ 166 ]}

تتمثل إحدى المزايا العلمية الخاصة للكائنات الحية الشفافة بصريًا في أنها تسمح بتسجيل النشاط العصبي (عادةً تصوير الكالسيوم ) في نفس الحيوان الذي سيُستخدم لاحقًا لإعادة بناء الدوائر العصبية . وهذا يُمكّن الباحثين من تجاوز العديد من مشكلات التباين بين الحيوانات التي تنشأ عند محاولة ربط السلوك الملاحظ في حيوان ما بالدوائر العصبية المُعاد بناؤها لحيوان آخر.

استُخدمت أسماك الزيبرا كنظام نموذجي لدراسة الصرع. ويمكن محاكاة نوبات الصرع لدى الثدييات على المستوى الجزيئي والسلوكي والفيزيولوجي الكهربائي، باستخدام جزء بسيط من الموارد المطلوبة لإجراء التجارب على الثدييات. ^{[ 167 ]}