裸鼴鼠竟然能在無氧環境下5小時還不死,你能憋氣那麼久么?
「一些現象表明,裸鼴鼠在避免缺氧方面或許是位明星。」生物學家Thomas Park如是說。這也是他敢把一群裸鼴鼠關在僅有百分之五氧氣含量的房間里的原因。與之相比,海平面上的大氣含氧量約為百分之二十一。而珠峰峰頂處的大氣含氧量在百分之六左右。今天,他的實驗結果在《科學》雜誌上發表了,這些結果特別令人興奮。
「據我們所知,百分之五的含氧量的特別之處就是它對人類來說是致命的,並且對實驗室里的小白鼠來說也是致命的,或許對其他所有生物來說都是致命的,」Park說道,「如果動物們展露出不適的端倪,我們就會終止實驗,並將它們移出房間。」
Park和他的同事們預計,在15分鐘至20分鐘內,裸鼴鼠會逐漸耗光氧氣。畢竟,處在相同條件下的實驗小白鼠在這段時間內全部死亡。
「實驗開始一小時,[裸鼴鼠]看起來十分正常,」Park說,「五個小時之後,我們相信百分之五的含氧量對這些傢伙來說不成問題,於是我們決定收工,回家吃晚飯。」
為了弄清楚Park和他的同事們對裸鼴鼠能適應低氧環境的猜測來源於何處,了解這種動物也許會有一定的幫助。
裸鼴鼠是冷血動物。他們享有爬行動物的這一特質,但是其他哺乳動物卻並沒有。實際上裸鼴鼠不調節他們自身的體溫,這一事實意味著它們無需耗費任何能量來保持溫暖,因此相對於大多數普通鼠和家鼠它們需要更少的氧氣。它們的血紅蛋白,或者說血細胞,有著異乎尋常的粘性。那些,它們可以從中分離出氧氣。當然,這就是裸鼴鼠的生存之道:多達200-300個居民的複雜的洞穴系統,在裡面CO2很會容易積聚。
「在它們的洞穴系統中,」Park說,「氧氣水平非常低,而二氧化碳水平則非常高。」
了解到裸鼴鼠能夠憑藉很少的氧氣生存,那麼接下來我們要做什麼?看看它們是否可以在無氧的環境下生存。
Park與他的同事們把裸鼴鼠放置在無氧的容器中。和一些正常的哺乳動物一樣,在三十秒之內,裸鼴鼠就昏倒了。但是不同於家鼠(或你我,這是顯而易見的),它們繼續進行類似呼吸的運動,持續有四分鐘之多。在裸鼴鼠可見的呼吸特徵消失後,Park和他的同事們讓裸鼴鼠繼續在容器中又待了一分鐘。但是它們卻百折不撓:它們只是在裝死。
被放出來後的幾秒鐘內,它們便開始呼吸。在回到窩裡的時候,它們的行為正常——看不出任何後遺症。
它們起死回生的秘密是什麼?果糖。
人類——和我們的大腦——獲取能量依靠葡萄糖,一種非常簡單的糖。葡萄糖的優勢在於其非常的高效。然而,它的劣勢就是它只有在氧氣的參與下才能起作用。因此,我們要是缺少氧氣,我們的大腦就會能量匱乏,並且很快就會走向死亡。
實際上,果糖無法作為替代品為人類所利用:在我們從一些水果中(或者可能像最近,從一種果糖含量極高的玉米汁甜飲中)吸收果糖時,它們會被肝臟加工,以便能夠為我們的身體所利用。在裸鼴鼠那裡,情況則大不相同。裸鼴鼠在一些關鍵器官——大腦和心臟——中有著更多的轉運蛋白。並且它們有更多的酶允許它們直接對果糖進行加工。
因此,當一隻裸鼴鼠發現她自己處在沒有氧氣的環境中時,她可能沒有足夠多的能量東奔西跑並脫離險境——但是她的身體仍然會產生足夠的營養,以供應其主要器官,從而保障她得以生還。
對於哺乳動物來說裸鼴鼠的技能都是前所未聞的。但這對於辦公室中植物來說就是另一番天地了。
「有件事我們覺得很有意思,裸鼴鼠有著和螞蟻與蜜蜂類似的昆蟲社會結構,」Park說到,「有著類似爬行動物的體溫調節系統,並且它們像植物一樣代謝果糖。」
Park認為這是因為裸鼴鼠充分利用了人類已經擁有了的身體系統,這個知識很可能轉化為一種治療方案,用以避免人們在心臟病和中風時產生大腦損傷,或者轉化為一種針對高海拔旅行者預防藥物。由於裸鼴鼠適應低氧環境,它們也不會患肺水腫或許在未來,珠峰的攀登者可以在裸鼴鼠注射製劑的幫助下征服山峰,而非拖著氧氣補充設備。
與此同時,裸鼴鼠還會繼續做它們討人喜歡的小奇怪。
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