新研究揭示鸟类视网膜完全不需要氧气供能,它使用的是无氧糖酵解,这种在人类身上只出现在极端情况下的代谢方式,在鸟类眼中是常态。

当眼科医生用强光照进你的眼睛,你会在视野中看到一棵巨大的枝状影子,这是血管的投影。人类视网膜是身体最耗能的组织之一,消耗的能量是同等质量大脑组织的 2 到 3 倍。

但鸟类是个显著的例外。它们的视网膜几乎没有血管。这看起来极不合理,因为鸟类的视力是动物王国中最出色的,鹰可以从高空追踪一只老鼠,信天翁可以在海面上搜寻鱼群的信号。如此精密的视觉系统需要大量能量,但它竟然没有血管供氧。

奥胡斯大学的演化生理学家 Christian Damsgaard 用微传感器测量了斑胸草雀、鸽子和鸡的视网膜氧气水平。结果令人震惊:内层视网膜的氧气含量完全为零。一半的视网膜生活在"长期的缺氧状态中"。

鸟类用一种意想不到的方式解决了能量问题:无氧糖酵解。这种代谢方式效率极低,一个葡萄糖分子只产生 2 个 ATP,而有氧呼吸能产生 36 个。但鸟类视网膜每天消耗的葡萄糖量是其他组织的 2.5 倍,靠的就是"量大管饱"。

支撑这个系统的是一个 17 世纪就被发现的神秘结构:pecten oculi,栉膜。它看起来像一个梳子,富含褶皱和血管,突出在鸟类眼睛中。长期以来科学家不知道它是干什么的。Damsgaard 的研究显示,栉膜不是给视网膜输送氧气的,而是输送葡萄糖的,同时还负责运走无氧代谢产生的有毒乳酸。

这项发现的意义远超鸟类学。人类大脑缺氧几分钟就会造成不可逆损伤。中风等疾病的核心问题就是组织缺氧。如果科学家能理解鸟类视网膜如何在完全无氧的条件下终生运转,或许能找到保护人类缺氧组织的新方法。正如 Damsgaard 所说:"也许我们可以从大自然经过数百万年自然选择解决的问题中获得灵感。这些动物能做到的事情,我们做不到,但我们也许可以学习。"

本文译自 quantamagazine,由 BALI 编辑发布。