沒有氧氣一樣能活,裸鼴鼠用植物的方式代謝

作者 | 發布日期 2017 年 04 月 30 日 0:00 | 分類 生物科技 , 自然科學 follow us in feedly

你能想像哺乳類動物不用氧氣一樣能存活嗎?有隻奇怪的傢伙可要來打破我們對哺乳類動物的既有認知了。



奇怪的生物裸鼴鼠

裸鼴鼠是種全身皺巴巴、沒有毛、兩顆牙齒外凸的嚙齒動物,分布在東非的牠堪稱世界上最奇怪的生物之一。不僅沒有痛覺、不會罹癌、還是唯一具有體溫調節功能的冷血動物、極低的代謝率也讓裸鼴鼠的壽命是一般老鼠的 10 倍。現在,科學家又幫裸鼴鼠增添了一項奇妙特質:能夠在完全沒有氧氣的環境生存。

沒有氧氣  照樣活18分鐘

對人類來說,如果大腦缺氧超過 3 分鐘就會受損,幾分鐘內就會死亡。一個由德國、美國、南非組成的研究團隊卻發現,一切對裸鼴鼠來說完全不是這麼一回事,該研究團隊也將他們的發現登在美國期刊《科學》上。

▲ 在洞穴中群聚而居的裸鼴鼠,牠們大概以 20~300 隻的數量一起生活。研究團隊發現,在空氣不流通的洞穴中過活並沒有為裸鼴鼠帶來任何不便。(Source:Flickr/Edward Russell CC BY 2.0)

在密不透風的地洞生活也沒問題

研究團隊會注意到裸鼴鼠的無氧生存能力是源自於牠們的生活習性。在大部分的時間裡,裸鼴鼠都以一次百來隻的數量擠在密不通風的地洞裡生活,雖然地洞裡的氧氣明顯不足,但裡頭的裸鼴鼠看起來卻悠然自得,也讓研究團隊決定測試裸鼴鼠的耐氧極限到底在哪裡。

完全沒注意到空氣變了

在第一輪實驗中,當研究人員把空氣中的氧氣調降到 5% 後,實驗室老鼠在 10 分鐘內立刻死亡,但裸鼴鼠卻好像完全沒注意到氧氣變稀薄了,研究人員帕克(Thomas J. Park)形容,在 5 個小時的時間裡「牠們甚至沒有睡覺」。

陷入昏迷  但是還活著

當空氣中的氧氣降至 0% 時,實驗室老鼠和裸鼴鼠均陷入昏迷,雖然裸鼴鼠的心跳從一分鐘 200 次下降至 50 次,牠們卻還是可以在神經系統沒有受損的情況下存活 18 分鐘,而實驗室老鼠則是再也沒有恢復意識。

▲ 美國空軍部隊的成員正在進行水中閉氣訓練。一般來說,人們可以透過後天訓練的方式讓自己閉氣超過 10 分鐘,但前提是要有一定的心理準備。(Source:By Senior Airman Ryan Crane [Public domain], via Wikimedia Commons

▲ 裸鼴鼠的另一個特點是具有繁殖分工的動物社會性,在牠們的社會中,有一隻專門負責所有生殖的「女王」,並且由 2~3 隻雄性負責交配。(Source:Flickr/Mark Dumont CC BY 2.0)

用果糖代謝  不是葡萄糖

讓裸鼴鼠恢復意識的重點就是在這 18 分鐘裡,裸鼴鼠血液中迅速升高的果糖。研究發現,有別於人類在代謝時沒有氧氣就幾乎不能轉換能量的葡萄糖,在缺乏氧氣時,裸鼴鼠能以果糖代為維持代謝系統的運作。

裸鼴鼠跟植物一樣

然而,與人類同屬哺乳類的裸鼴鼠,卻可以在沒有氧氣的情況下轉而使用果糖來代謝──雖然轉換效率一樣不高,卻能夠讓牠們穩定生存下去,過去科學家只有在植物發現一樣產生的代謝方式。

第一次有哺乳類可以這麼做

有參與研究的萊溫(Gary R. Lewin)表示:「我們的研究第一次發現哺乳類動物可以把果糖轉換成生存燃料。」

▲ 一隻裸鼴鼠被園方放到白色的圖畫紙上,準備盡情揮灑上頭的顏料。(Source:Flickr/Smithsonians National Zoo CC BY 2.0)

能應用在人體上嗎?

雖然說適用在裸鼴鼠的生存方式能不能應用在人體仍有待商榷,但是研究人員雷茲尼克(Jane Reznick)指出,如果他們有辦法理解裸鼴鼠把這些果糖儲存在哪裡、甚至是如何在體內製造果糖(不過雷茲尼克認為這個情況會讓一切變得更奇怪),也許就有辦法治療因為心臟病而出現缺氧危機的病患。

為奇妙特性再添一筆

至於研究團隊所發現裸鼴鼠的無氧存活能力,能在牠眾多奇妙特性中排名第幾呢?沒有參與研究的生物學家麥克萊倫(Grant McClelland)打趣地說:「非常高。我會說和不會罹癌並列第一名。」

(本文由 地球圖輯隊 授權轉載;首圖來源:達志影像)