警告:绝对不要和裸鼹鼠比憋气

它们基本上可以在没有氧气的情况下生存

“我们曾有一些迹象表明,裸鼹鼠可能非常擅长在缺氧环境下生存,”伊利诺伊大学芝加哥分校的生物学家托马斯·帕克(Thomas Park)说。这就是为什么他把一群裸鼹鼠放进一个只有百分之五氧气的密闭室里。作为对比,海平面大气的氧气含量约为百分之二十一。珠穆朗玛峰顶部的氧气含量约为百分之六。他的实验结果于今天发表在《科学》杂志上,结果相当惊人。

“百分之五并没有什么特别之处,只是我们知道这对人类、实验室老鼠,甚至可能对其他所有生物来说都是致命的,”帕克说。“我们随时准备中止实验,如果它们开始出现任何问题,就立即将动物移出密闭室。”

帕克和他的同事们预计,裸鼹鼠将在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个时间段内死亡。

“实验进行了一个小时后(裸鼹鼠)看起来完全正常,”帕克说。“五个小时后,我们确信百分之五的氧气对它们来说不是问题,于是我们决定结束一天的工作,回家吃晚饭。”

要理解为什么帕克和他在柏林马克斯·德尔布吕克研究所以及南非比勒陀利亚大学的同事会怀疑裸鼹鼠在低氧环境下表现良好,了解一下这些小家伙的习性很有帮助。

裸鼹鼠是冷血动物。这是它们与爬行动物共有的特征,但与其他哺乳动物不同。它们不怎么调节体温的事实意味着它们不需要消耗能量来保持体温,因此与普通的老鼠相比,它们需要的氧气更少。而且它们的血红蛋白,也就是红细胞,具有异常的粘性。它们可以从空气中提取氧气,而这些空气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:生活在复杂的洞穴系统中,有200-300只居民,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。”

naked mole rats
裸鼹鼠生活在类似这样的洞穴里,彼此靠得很近。 [Benny Mazur)[https://bit.ly/2o8Fu5a] via flickr

当你得知裸鼹鼠可以在极少氧气的情况下生存后,你会怎么做?看看它们是否可以在完全没有氧气的情况下生存。

帕克和他的同事们将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秒内昏了过去。但与老鼠(或者你们和我,表面上)不同的是,它们继续进行了长达四分钟的呼吸样运动。帕克和他的同事们在它们最后一次明显的呼吸尝试结束后,又将它们留在容器里一分钟。但裸鼹鼠却安然无恙:它们只是装死。

当它们被从容器中释放出来时,几秒钟内就恢复了呼吸。当它们回到群体中时,它们的行为也恢复正常,表明没有不良影响。

它们能够恢复的秘密?果糖。

人类——以及我们的大脑——将葡萄糖,一种非常简单的糖,作为能量来源。葡萄糖的优点在于它非常高效。然而,它的缺点是它只能在氧气存在的情况下发挥作用。所以,当我们缺氧时,我们的大脑就会挨饿并很快死亡。

人类不能真正将果糖作为替代品:当我们从水果(或者,如今更可能的是,含糖饮料)中摄入果糖时,它必须通过肝脏进行处理,我们的身体才能使用它。但裸鼹鼠的情况并非如此。虽然我们有一些果糖转运蛋白,但鼹鼠在关键器官——它们的大脑和心脏——上拥有更多的果糖转运蛋白。而且它们拥有更多的酶,可以帮助它们直接处理果糖。

所以,当一只裸鼹鼠发现自己身处一个没有氧气的环境中时,她可能没有足够的能量来起床跑动,但她的身体仍然会产生足够的营养来维持她主要器官的生命。

就像裸鼹鼠做的绝大多数事情一样,这在哺乳动物世界里几乎是闻所未闻的。但这对于植物来说,只不过是日常工作的一部分。

“我们一直在琢磨的一个想法是,裸鼹鼠拥有像蚂蚁和蜜蜂一样的昆虫般的社会结构,”帕克说,“并且它们拥有像爬行动物一样的体温调节系统,并且它们像植物一样代谢果糖。”

帕克认为,由于裸鼹鼠利用的是人类已经拥有的系统,这些知识可能被转化为一种治疗方法,以帮助预防心脏病发作或中风时的大脑损伤,或者作为高海拔旅行者的预防性药物。由于它们在低氧环境下的适应能力,裸鼹鼠也不会患上肺水肿,这种疾病与低氧和高海拔结合相关。也许将来,珠峰攀登者可以服用一种受裸鼹鼠启发的注射剂,而不是携带补充氧气,来帮助他们攀登高峰。

与此同时,裸鼹鼠将继续保持它们令人愉悦的奇怪本色。

 

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