想想海胆吧。具体来说，画海胆:Lytechinus pictus，一种来自东太平洋的多刺乒乓球。
这一物种是紫海胆的表亲，体型更小，脊柱更短，以海带森林为食。它们产生大量的精子和卵子，并在体外受精，这使得科学家们可以近距离观察海胆的形成过程。
一代会在四到六个月的时间里产生下一代。与果蝇相比，它们与人类共享更多的遗传物质，而且它们不会飞走——简而言之，它们是发育生物学家理想的实验动物。
大约150年来，科学家们一直在利用海胆研究细胞发育。尽管海胆是超级繁殖动物，但实际的考虑往往迫使科学家们把工作重点放在更容易接近的动物上:老鼠、果蝇、蠕虫。
例如，研究老鼠的科学家可以在网上订购具有他们希望研究的特定遗传特性的动物——转基因动物，这些动物的基因被人工修改以表达或抑制某些特征。
研究海胆的研究人员通常要花一些时间从海洋中收集海胆。
“你能想象如果老鼠研究人员每天晚上都设置一个捕鼠器，他们捕获的东西就是他们研究的东西吗?”加州大学圣地亚哥分校斯克里普斯海洋学研究所的教授阿姆罗·哈姆顿说。
海洋无脊椎动物约占动物世界生物多样性的40%，但在以动物为基础的研究中却只占很小的一部分。如果研究人员能像接触老鼠一样容易地接触海胆会怎么样?如果有可能培育转基因海胆会怎样?
我们对生命如何运作还能了解多少?
今年3月，哈姆顿的实验室在bioRxiv预印本服务器上发表了一篇论文，展示了成功地将一段外来DNA——具体来说，是来自水母的一种荧光蛋白——插入到一只彩色海胆的基因组中，并将这种变化传给了它的后代。
结果是第一个转基因海胆，它恰好在荧光灯下像圣诞灯泡一样发光。(论文已提交同行评议。)
这些动物是第一批转基因棘皮动物，该门包括海星、海参和其他海洋动物。哈姆唐的任务是让世界各地的研究人员都能接触到转基因海胆，而不仅仅是那些碰巧在太平洋边缘的研究机构工作的人。
“如果你看看其他一些模式生物，比如果蝇、斑马鱼和老鼠，它们都有完善的资源中心，”斯克里普斯博士后研究员、该论文的主要作者埃利奥特·杰克逊(Elliot Jackson)说。“如果你想要一个标记神经系统的转基因品系，你可能会得到它。你可以点。这就是我们希望我们能为海胆做的。”
革命性的发展
能够对动物进行基因改造，可以让科学家从中学到更多东西，其影响远远超出任何单个物种。
“它将把海胆转变为理解神经生物学、发育生物学和毒理学的模型，”没有参与这项研究的斯坦福大学生物学教授克里斯托弗·洛(Christopher Lowe)说。
他说，该实验室的突破，以及其重点是让其他科学家免费获得这些动物，将“使我们能够探索进化是如何解决许多真正复杂的生命问题的”。
研究人员倾向于研究老鼠、苍蝇之类的动物，不是因为这些动物的生物学最适合回答他们的问题，而是因为“解决你的问题所需的所有工具都是在少数几个物种中建立起来的，”斯克里普斯大学的生物学副教授迪尔德丽·莱昂斯(Deirdre Lyons)说。莱昂斯曾与哈姆顿一起从事与该项目相关的早期研究。
扩大可用于复杂实验室工作的动物的范围就像给艺术家的调色板增加颜色一样，里昂说:“现在你可以得到你真正想要的颜色，最符合你的视觉，而不是被几个模型困住了。”
汉顿办公楼的一楼是哈布斯霍尔实验水族馆，这是一个车库般的空间，里面装满了循环海水的水箱和各种各样的海洋生物。
在最近的一次访问中，哈姆顿把手伸进一个水箱，轻轻地取出一只涂了漆的海胆。它以惊人的速度掠过伸出的手掌，仿佛在探索外星地形。
猿人和智人最后的共同祖先至少生活在5.5亿年前。尽管我们走过了不同的进化道路，但我们的基因组揭示了共同的生物遗产。
“对生命的理解”
驱动单个受精卵转化为生命体的遗传指令在我们两个物种中惊人地相似。从单个受精卵分化出的专门系统，以及将一堆杂乱的蛋白质翻译成一个单一的生物——在细胞水平上，所有这些过程对海胆和人类来说都是一样的。
哈姆顿说，这些动物“对我们理解所有生命来说都是至关重要的”，他把海胆放回了水箱里。“从历史上看，从基因上来说，是很难接近的。”
这个实验水族馆建于20世纪70年代，当时从海里捞生物是获取研究标本的唯一途径。在哈布斯大厅的几层楼上，哈姆顿领着大家走进了海胆育婴室——这是第一次在实验室里大规模连续饲养海胆。在任何时候，该团队都有1000到2000只处于不同发育阶段的海胆。
靠墙排列着一排又一排小小的塑料水箱，每个水箱里都有一只小扁豆大小的小海胆。每个水箱上都有一条胶带，注明了动物的基因改造和受精日期。在一些实验中，第二段胶带表明动物的性细胞DNA发生了改变，这意味着它可以遗传给后代。(出于这个原因，实验室严格地将海胆与野生种群分开。)
哈姆顿说:“所有生物学中的一个大问题是了解基因组中的一系列指令是如何给你想要研究的任何表型的。”从本质上讲，作为动物遗传密码的氨基酸链是如何产生活的、呼吸的生物的特征的。“你必须做的一件基本的事情就是能够修改基因组，然后研究结果是什么。”
然后是荧光海胆。
杰克逊走进一间狭窄的办公室，一边放着价值100万美元(合470万令吉)的显微镜，一边用螺栓固定着一台几十年前的手摇离心机，他说:“奇迹就发生在这个房间里。”
他在显微镜下放置了一个培养皿，里面有三个铅笔橡皮大小的转基因海胆。每一颗都是它的120倍大，看起来就像时代广场新年前夜的球活了过来——一个发光的、摆动的、五边形径向对称的生物。
荧光不仅仅是棘皮动物聚会的把戏。点亮这些细胞使研究人员更容易追踪它们在一个发育中的有机体中的运动。
研究人员可以观察囊胚的早期细胞分裂并重组成神经或心脏组织。最终，科学家们将能够关闭单个基因，并观察其如何影响发育。它将帮助我们理解人类是如何发展的，以及为什么这种发展并不总是按计划进行。
该实验室“做得很好”。它真的受到了社区的欢迎，”芝加哥大学海洋生物实验室国家爪蟾资源的高级科学家和主任Marko Horb说。
霍布经营着非洲爪蟾(一种用于实验室研究的有爪蛙)转基因品种的国家信息交换中心。该中心由美国国立卫生研究院(National Institutes of Health)部分资助，开发用于科学用途的转基因青蛙，并将它们分发给研究人员。
哈姆顿为他实验室的海胆设想了一个类似的资源中心。他们已经开始向感兴趣的科学家发送小瓶转基因海胆精子，他们可以用从哈姆顿实验室或其他来源获得的卵子培育定制的海胆。
“生物学真的很有趣，”他说。“越多的人接触到它，我们学到的就越多。——洛杉矶时报/德新社
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