裸鼴鼠是外星生物嗎？研究發現它們能在無氧條件下存活

動物，特別是哺乳動物，需要氧氣來維持大腦和身體的運行。
credit: Roland Gockel/Max Delbruck Center for Molecular Medicine

但在這一點上，裸鼴鼠算是離經叛道了。這種嚙齒類動物的方方面面都亮瞎人眼。它們通體無毛，群居地牢，是冷血的哺乳動物。現在又有科學家在《Science》雜誌發文，稱這些傢伙可以在剝奪氧氣的條件下存活。

「它們在如此不同的環境中進化，簡直就像是外星生物，」伊利諾伊大學的神經科學家Thomas Park說道。

他和他的同事們早就知道裸鼴鼠的身體運作方式與其他哺乳動物大不相同。

舉個例子，與其依靠自體發熱，它們更習慣在不同溫度的地道中搬來搬去來調節體溫，這降低了它們生存所需的總能量。令它們知名的還有Park口中的「黏黏血紅蛋白」，可以從極其稀薄的空氣中抽出氧氣。由於總是大群大群地居於地下，它們早已習慣呼吸這種低氧、高二氧化碳的空氣。

Park和他的同事們想知道這些小傢伙們是否還有其他法寶來應對如此嚴酷的環境。

「我們在想，『上帝啊，要是把這些傢伙放在低氧的環境下存活，能撐到什麼程度？』」Park說。「結果裸鼴鼠讓所有人都大吃一驚。」

首先，他和他的同事們測試了裸鼴鼠在只有5%氧氣的小室中過活的能力。這種氧氣濃度只有正常空氣中的四分之一，可以在15分鐘內幹掉一隻小鼠。

他們密切地觀察，隨時準備把開始感到不舒服的裸鼴鼠拖出來。

「我們給它們擱裡頭放了5分鐘，啥事都沒有。完全沒事，」Park說。一個小時後，還是沒什麼問題。
5個小時以後，研究者們又累又餓，想各回各家，但鼴鼠們還在閑庭信步。
「哦，我覺得吧，」Park說，「它們比研究人員更能撐。」
這些動物是比之前慢了一些，但還清醒，踱來踱去，還能互相聊聊。
「它們看上去完全沒事，」他說。

接下來，研究者打算看看鼴鼠們怎麼對付0%的氧氣。

「依然大吃一驚，」他說。
這種條件可以在45秒內殺死一隻小鼠。
在這部分研究中，4隻鼴鼠在大約30秒後暈了過去，但仍有心跳。整整18分鐘後，當移回正常空氣中後，鼴鼠們又醒了過來，並且照往常一樣繼續過活。(不過無氧30分鐘的3隻鼴鼠都死掉了。)

按照Park和他來自三個大洲的同事們的說法，這些嚙齒類確實有絕招。

大部分哺乳動物，包括人類，依靠葡萄糖維生，消化系統從食物中攝取這種糖分，將之轉化為溫暖身體和維持大腦運轉的能量。但攝取這種糖分並將至轉化為能量的過程需要氧氣。沒有氧氣，身體無法創造能量；沒有能量，細胞就會死亡。

當研究者們調查了取自氧氣剝奪實驗不同時間節點的鼴鼠的組織樣本後，他們發現，在大約10分鐘時，另一種糖分含量驟升。

「我們吶就都不知道，自己就不可以預料，但是突然一下，血液中的果糖猛然升高，緊接著器官中的果糖也猛升，並且能被心臟和大腦利用，」Park說。

看起來裸鼴鼠可以將能量開關從需氧氣的葡萄糖扳到不需氧氣的果糖。
(這個果糖和「高果糖玉米糖漿」——一種與許多人類疾病有關的調味品——中的「果糖」是一回事。「通常我們認為這是個壞東西，」Park說道。)

人類可以在肝、腎組織中儲存和利用果糖，但據Park解釋，我們缺乏合適的酶從果糖中汲取能量。我們同樣缺乏必要的轉運蛋白來將果糖分子轉入重要器官的細胞內。我們的細胞需要將果糖轉化為葡萄糖才能利用。

裸鼴鼠的腦、心、肝、肺細胞中就有果糖轉運蛋白和利用果糖能量的酶。

「它們擁有一個類似昆蟲的社會結構，它們像爬行類一樣是冷血動物，現在我們又發現它們能像植物一樣利用果糖，」Park說。

一些魚類和烏龜能在上凍的池塘和湖泊中無氧生存數月。

但內布拉斯加大學一位研究嚴酷環境中的動物的進化生理學家Jay Storz，聲稱這些生物仍然在利用葡萄糖來為自己供能。它們只是極大地減少了自身的能量需求。

裸鼴鼠能在不同代謝原料之間變軌的能力令人驚奇。「它們的本領以前從未在脊椎動物上發現過，」Storz說。「它們差不多是換了一種能量源。」

他說下一步研究的重點是，這些動物如何清除體內的乳酸；這種分子由於無氧代謝在體內堆積，會改變血液中的化學環境。

Park和Storz希望有關裸鼴鼠的新發現有朝一日能夠幫助開發新的療法，來拯救因心臟病突發或腦卒中等導致的嚴重缺氧的患者。

「要是我們能夠加強這些病人體內的果糖途徑就好了，這樣就能將時間延長至送入醫院。」Park說。

Storz相信裸鼴鼠並非唯一具有能夠幫助解決人類醫學難題的潛能的動物。

「世上可能還有很多其他有特異功能的動物，」Storz說道。「進化方面有很多新進的研究進展，我們只需要找出利用的辦法。」

不過，他們說，那就是另一個領域的科學家的工作了。

[dubulidudu via NPR]

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