@ 2017.04.23 , 16:00

裸鼹鼠是外星生物吗?研究发现它们能在无氧条件下存活

裸鼹鼠是外星生物吗?研究发现它们能在无氧条件下存活
动物,特别是哺乳动物,需要氧气来维持大脑和身体的运行。
credit: Roland Gockel/Max Delbruck Center for Molecular Medicine

但在这一点上,裸鼹鼠算是离经叛道了。这种啮齿类动物的方方面面都亮瞎人眼。它们通体无毛,群居地牢,是冷血的哺乳动物。现在又有科学家在《Science》杂志发文,称这些家伙可以在剥夺氧气的条件下存活。

“它们在如此不同的环境中进化,简直就像是外星生物,”伊利诺伊大学的神经科学家Thomas Park说道。

他和他的同事们早就知道裸鼹鼠的身体运作方式与其他哺乳动物大不相同。

举个例子,与其依靠自体发热,它们更习惯在不同温度的地道中搬来搬去来调节体温,这降低了它们生存所需的总能量。令它们知名的还有Park口中的“黏黏血红蛋白”,可以从极其稀薄的空气中抽出氧气。由于总是大群大群地居于地下,它们早已习惯呼吸这种低氧、高二氧化碳的空气。

Park和他的同事们想知道这些小家伙们是否还有其他法宝来应对如此严酷的环境。

“我们在想,‘上帝啊,要是把这些家伙放在低氧的环境下存活,能撑到什么程度?’”Park说。“结果裸鼹鼠让所有人都大吃一惊。”

首先,他和他的同事们测试了裸鼹鼠在只有5%氧气的小室中过活的能力。这种氧气浓度只有正常空气中的四分之一,可以在15分钟内干掉一只小鼠。

他们密切地观察,随时准备把开始感到不舒服的裸鼹鼠拖出来。

“我们给它们搁里头放了5分钟,啥事都没有。完全没事,”Park说。一个小时后,还是没什么问题。
5个小时以后,研究者们又累又饿,想各回各家,但鼹鼠们还在闲庭信步。
“哦,我觉得吧,”Park说,“它们比研究人员更能撑。”
这些动物是比之前慢了一些,但还清醒,踱来踱去,还能互相聊聊。
“它们看上去完全没事,”他说。

接下来,研究者打算看看鼹鼠们怎么对付0%的氧气。

“依然大吃一惊,”他说。
这种条件可以在45秒内杀死一只小鼠。
在这部分研究中,4只鼹鼠在大约30秒后晕了过去,但仍有心跳。整整18分钟后,当移回正常空气中后,鼹鼠们又醒了过来,并且照往常一样继续过活。(不过无氧30分钟的3只鼹鼠都死掉了。)

按照Park和他来自三个大洲的同事们的说法,这些啮齿类确实有绝招。

大部分哺乳动物,包括人类,依靠葡萄糖维生,消化系统从食物中摄取这种糖分,将之转化为温暖身体和维持大脑运转的能量。但摄取这种糖分并将至转化为能量的过程需要氧气。没有氧气,身体无法创造能量;没有能量,细胞就会死亡。

当研究者们调查了取自氧气剥夺实验不同时间节点的鼹鼠的组织样本后,他们发现,在大约10分钟时,另一种糖分含量骤升。

“我们呐就都不知道,自己就不可以预料,但是突然一下,血液中的果糖猛然升高,紧接着器官中的果糖也猛升,并且能被心脏和大脑利用,”Park说。

看起来裸鼹鼠可以将能量开关从需氧气的葡萄糖扳到不需氧气的果糖。
(这个果糖和“高果糖玉米糖浆”——一种与许多人类疾病有关的调味品——中的“果糖”是一回事。“通常我们认为这是个坏东西,”Park说道。)

人类可以在肝、肾组织中储存和利用果糖,但据Park解释,我们缺乏合适的酶从果糖中汲取能量。我们同样缺乏必要的转运蛋白来将果糖分子转入重要器官的细胞内。我们的细胞需要将果糖转化为葡萄糖才能利用。

裸鼹鼠的脑、心、肝、肺细胞中就有果糖转运蛋白和利用果糖能量的酶。

“它们拥有一个类似昆虫的社会结构,它们像爬行类一样是冷血动物,现在我们又发现它们能像植物一样利用果糖,”Park说。

一些鱼类和乌龟能在上冻的池塘和湖泊中无氧生存数月。

但内布拉斯加大学一位研究严酷环境中的动物的进化生理学家Jay Storz,声称这些生物仍然在利用葡萄糖来为自己供能。它们只是极大地减少了自身的能量需求。

裸鼹鼠能在不同代谢原料之间变轨的能力令人惊奇。“它们的本领以前从未在脊椎动物上发现过,”Storz说。“它们差不多是换了一种能量源。”

他说下一步研究的重点是,这些动物如何清除体内的乳酸;这种分子由于无氧代谢在体内堆积,会改变血液中的化学环境。

Park和Storz希望有关裸鼹鼠的新发现有朝一日能够帮助开发新的疗法,来拯救因心脏病突发或脑卒中等导致的严重缺氧的患者。

“要是我们能够加强这些病人体内的果糖途径就好了,这样就能将时间延长至送入医院。”Park说。

Storz相信裸鼹鼠并非唯一具有能够帮助解决人类医学难题的潜能的动物。

“世上可能还有很多其他有特异功能的动物,”Storz说道。“进化方面有很多新进的研究进展,我们只需要找出利用的办法。”

不过,他们说,那就是另一个领域的科学家的工作了。

本文译自 NPR,由译者 dubulidudu 基于创作共用协议(BY-NC)发布。


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