“我们曾有迹象表明,裸鼹鼠在缺氧环境下的生存能力可能非常出色,”芝加哥伊利诺伊大学的生物学家托马斯·帕克说。因此,他将一群裸鼹鼠关在氧气含量只有 5% 的房间内。作为比较,海平面的大气含氧量约为 21%。珠穆朗玛峰顶峰的大气含氧量约为 6%。他的实验结果今天发表在《科学》杂志上,结果相当惊人。 “5% 并没有什么特别之处,只是我们知道这对人类、实验室小鼠乃至其他所有人都是致命的,”帕克说。“如果动物开始出现问题,我们就准备中止实验,把它们从实验室内拉出来。” 帕克和他的同事们预计裸鼹鼠会在 15 到 20 分钟内开始耗尽氧气。毕竟,他们暴露在相同条件下的实验室老鼠都在这段时间内死亡。 “实验进行一个小时后,裸鼹鼠看起来完全没问题,”帕克说。“五个小时后,我们确信 5% 的氧气对这些小家伙来说不成问题,所以我们决定结束实验,回家吃晚饭。” 为了理解为什么帕克和他在柏林马克斯德尔布吕克研究所及南非比勒陀利亚大学的同事怀疑裸鼹鼠可能在低氧环境中生存良好,了解一些这种动物的知识会有所帮助。 裸鼹鼠是冷血动物。这是它们与爬行动物共有的特性,但与其他哺乳动物不同。它们实际上不能调节自己的体温,这意味着它们不需要消耗任何能量来保持温暖,因此与更常见的大鼠和小鼠相比,它们需要的氧气更少。而且它们的血红蛋白或红细胞粘性异常强。它们可以从空气中吸收氧气,这会让大多数哺乳动物喘不过气来。当然,还有裸鼹鼠的生活方式:在复杂的洞穴系统中,有 200-300 只裸鼹鼠,其中二氧化碳很容易积聚。 “在它们的洞穴系统中,”帕克说,“氧气含量非常低,而二氧化碳含量非常高。” 得知裸鼹鼠可以在极少的氧气下生存后,你会做什么?看看它们在没有氧气的情况下是否可以生存。 帕克和同事们把裸鼹鼠放进一个完全没有氧气的容器里。像任何理性的哺乳动物一样,裸鼹鼠在 30 秒内就昏倒了。但与老鼠(或者表面上你和我)不同的是,它们继续做出呼吸般的动作长达四分钟。在它们最后一次明显的呼吸尝试之后,帕克和同事们将它们留在容器里又一分钟。但裸鼹鼠经受住了打击,继续活着:它们只是在装死。 从容器中释放出来后,它们在几秒钟内就开始呼吸。当它们重新回到群体中时,它们的行为很正常——表明没有受到任何不良影响。 他们反弹的秘诀是什么?果糖。 人类和我们的大脑利用葡萄糖(一种非常简单的糖)来获取能量。葡萄糖的优点在于它非常高效。然而,缺点是它只有在有氧气的情况下才能发挥作用。所以,当我们缺氧时,我们的大脑就会挨饿并很快开始死亡。 人类无法真正使用果糖作为替代品:当我们从水果中摄取果糖时(或者,现在更有可能的是,从高果糖玉米糖浆甜味饮料中摄取果糖),果糖必须经过肝脏处理才能被人体利用。但裸鼹鼠的情况并非如此。虽然我们有一些果糖转运蛋白,但裸鼹鼠在关键器官(大脑和心脏)上有更多的果糖转运蛋白。而且裸鼹鼠有更多的酶,使它们能够直接处理果糖。 因此,当裸鼹鼠处于没有氧气的环境中时,它可能没有足够的能量站起来跑来跑去,但它的身体仍然会产生足够的营养来供给它的器官以维持生命。 就像裸鼹鼠所做的大多数事情一样,这在哺乳动物世界中基本上是闻所未闻的。但对于植物来说,这只是日常工作。 帕克说:“我们一直在争论的一个观点是,裸鼹鼠具有与蚂蚁和蜜蜂一样的昆虫社会结构,并且它具有像爬行动物一样的体温调节系统,并且像植物一样代谢果糖。” 帕克认为,由于裸鼹鼠利用了人类已有的系统,因此这种知识可能被转化为一种治疗方法,帮助人们在心脏病发作或中风时预防脑损伤,或作为高海拔旅行者的预防药物。由于裸鼹鼠能够适应低氧环境,因此它们不会患肺水肿,即在低氧水平和高海拔相结合的情况下肺部积水。也许在未来,珠穆朗玛峰登山者可以服用一种受裸鼹鼠启发的药物,帮助他们登顶珠穆朗玛峰,而不必携带补充氧气。 与此同时,裸鼹鼠将继续保持其令人愉快的奇特性格。 |
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