缺氧会死?裸鼹鼠不同意

来源 :大科技·科学之谜 | 被引量 : 0次 | 上传用户:yeah0818
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
  说到世界上最丑陋的动物,裸鼹鼠一定能获得名次。这种分布于非洲东部的啮齿动物,体长不过8~10厘米,体重一般在30~38克之间,身体没有毛,獠牙外露,皮肤起皱,并呈现粉红色或者淡黄色,看起来就像一根没有煮熟的腊肠。当科学家们最初发现它们时,以为是老鼠的变异体。
  不过,这些丑陋的动物们却有一些惊人的本事。它们堪称是啮齿类动物的“寿星”,老鼠的平均寿命是3年,它们的寿命能达到约30年;裸鼹鼠虽然皮肤直接裸露在外,但由于缺乏哺乳动物中感觉疼痛的关键神经物质,当接触辣椒或者呆在酸性環境中时,它们不会感觉到疼痛;人类谈癌症色变,但它们却与癌症绝缘。
  也许最不寻常的是,它们还能在没有氧气的环境中,存活很长时间。
  能长时间“憋气”
  2017年,美国研究者曾做了一个实验。他们让四只裸鼹鼠呆在一个低氧的房间里,房间里氧气含量只有5%。如果一只老鼠呆在这种环境里,15分钟内就能毙命。但裸鼹鼠却非常顽强,没有表现出呼吸困难、嗜睡等缺氧不良反应。最终,五个小时后,观测到裸鼹鼠依旧没有出现任何问题后,科学家们终止了实验。
  随后,为了测验裸鼹鼠的忍耐极限,研究者又将它们放到更极端的环境中。这一次,房间里的氧气全部被排出,氧浓度为0。在30秒后,裸鼹鼠失去了意识,18分钟后,裸鼹鼠心率从200次/分钟下降到50次/分钟,但它们依旧活着,身体器官正常运转。一旦将它们重新放到有氧环境中,几秒钟后裸鼹鼠就会清醒过来,身体机能恢复正常。
  随后,研究者又做了一次实验,这次他们延长了裸鼹鼠在无氧环境中的时间,结果表明裸鼹鼠还是有忍耐极限的,当三只裸鼹鼠在无氧环境中呆了30分钟后,它们因缺氧而死。
  尽管仍旧会死亡,但作为哺乳动物,裸鼹鼠这一能力让人震惊。大多数哺乳动物的细胞所需的能量,主要来源是葡萄糖的氧化,在氧气供应充足时,葡萄糖可以完全氧化,产生二氧化碳、水及能量。细胞利用这一过程所产生的能量,制造三磷酸腺苷,即细胞最主要的直接能量供应者,来完成各种生命活动,这就是为什么我们要呼吸。
  所以,没有氧气,细胞就会无法代谢葡萄糖,就不能获得能量供应。特别是大脑细胞,大脑是一个巨大的耗能机器,会消耗非常多的葡萄糖,一旦血液中的氧气储备耗尽,神经元几乎会立刻死亡。
  一般,人类在无氧环境中,1分钟后,脑细胞就会死亡,3分钟内,神经元大面积损伤,大约5分钟后,就会死亡。当然,如果人类经过特殊训练,可以憋气5分钟以上。如德国人汤姆·西塔斯在水下能憋气22分钟22秒,而在陆地上,人类目前的最好记录是10分钟。相比之下,裸鼹鼠还是技高一筹。
  那么,裸鼹鼠又是如何能长时间“屏住呼吸”的呢?
  如何做到?
  实际上,裸鼹鼠生活的环境就非常缺氧。它们的生活习性类似蚂蚁,成群住在地下洞穴中,一窝裸鼹鼠数量能达到300多只,除了几只负责繁殖的雄鼠和一只肥硕的王后外,其余无论雌雄均为工鼠,负责寻找食物和挖洞。
  由于洞穴密不通风,氧气消耗快,氧气含量能降低到只有8%~10%,在对付低氧的地下环境的过程中,裸鼹鼠进化出了许多适应这些环境的能力。一种方式是在缺氧环境中,它们的血红蛋白的粘稠度会增加,使得运送氧气的效率增加。而令科学家们想不到的是它们还有另外一种更特殊的方式—产生和消化果糖。
  就像葡萄糖一样,果糖也是一种糖,不过是一种植物糖,植物可以在没有氧气的情况下,将这种糖转化为供应细胞所需能量的来源,这一能量转化过程与酵母将糖转化为酒精的过程非常相似。
  研究者发现,当裸鼹鼠缺氧时,它们会变成“植物”,身体血液内涌进大量的果糖,这时它们不再进行有氧呼吸,体内的特殊蛋白质和酶可以将果糖传递给心脏、大脑和其他器官,使细胞从分解果糖中获得能量。同时它们也会进入假死状态,脉搏和呼吸频率大幅减缓,能量需求降至最低。
  其他的哺乳动物,比如人和老鼠,也可以在没有氧气的情况下代谢果糖,但只能以非常有限的方式——比如在肠道内,人类没法从储存在人体肾脏和肝脏中的果糖获得能量,必须首先将其转化成葡萄糖。然而,裸鼹鼠所有的器官都可以代谢果糖。
  下一步,研究人员将弄清楚裸鼹鼠是如何获得果糖的。因为果糖并不是来自裸鼹鼠的饮食,它们很可能是裸鼹鼠自身合成的,而这一过程迄今为止还只是在植物中观察到。
  在未来,后续的研究成果将有助于帮助心脏病或者中风患者,因为他们在发病时,往往会伴随着缺氧等症状,造成严重的脑损伤,而如果病人们也能像裸鼹鼠这样,不需要氧气也能代谢果糖来作为细胞能量来源,将能有效避免身体缺氧后导致的器官受损。
其他文献
“学好知识需要动脑子”这是大家都知道的常识,对于人类来说,学习的物质基础是大脑, 有一个健康的大脑,才能快速地掌握新知识和新技能。  不过对蜗牛、水母和海星的实验表明,这些没有大脑的生物,竟然也有学习能力。然而,这也算不上什么稀奇事,因为这些动物虽说没有大脑,但体内还是有神经细胞的,简单的神经元构造同样赋予了它们基本的学习能力。  真正让人称奇的是地球上大多数生命既没有大脑,也没有神经细胞,它们竟
期刊
对于一只没什么攻击性的小鸟—澳大利亚壮丽细尾鹩莺来说,大自然充满了危险,而对于羽毛颜色鲜亮美丽的蓝色雄性壮丽细尾鹩莺来说更是如此。那么,这些小鸟是如何在危险重重的进化之路上走到现在的呢?  “胎教”和亲子鉴定术  2012年底,壮丽细尾鹩莺因为被发现擅长“胎教”,并会用“胎教”来进行亲子鉴定,而走红一时。  澳大利亚的科学家发现,有一种叫狭嘴金鹃的坏鸟,因为自己的蛋和细尾鹩莺的蛋长得几乎一模一样,
期刊
如今不少人抱怨工作累、工资少,以致我们常在各大网络论坛看到这样的提问:“有没有办公环境优美、让人感觉轻松愉悦,能保证每天睡觉睡到自然醒、数钱数到手抽筋的好工作?”这样的工作当然有,比如品酒师。他们只需品评葡萄酒的色香味,分辨出酿造原料和窖藏年份,就能拿到丰厚的薪酬。  看到这里,也许你很想当一名品酒师,但你未必能如愿。因为品酒师挑选出的馥郁芬芳的上品葡萄酒,也许在你看来无甚特色。究其原因,葡萄酒的
期刊
“丧尸”俗称“活死人”,即能走、能动、没人性的尸体。丧尸题材的传说﹑影视剧和小说让人既害怕又着迷。而“丧尸”这个词有着相当长的历史,这个词起源于西非神秘的巫毒教。在18世纪到19世纪早期,随着非洲奴隶流传到海地和加勒比海的其他地区,海地的丧尸传说就很有名。据说当地的巫医能通过某种方式操控尸体,使死去的人复活。这听起来诡异又神秘,不过后来人们发现海地的丧尸其实是巫师用药物迷昏被害人后,再用幻觉药物和
期刊
第一次遇见外星人,对方说啥你都听不懂,那该怎么办?美国科幻电影《降临》就是以这个问题展开的。  本片改编自美国华裔科幻作家姜峯楠的小说《你一生的故事》,于2016年11月在美国上映。影片中,有12艘神秘的外星飞船降临地球,但人类无法与外星人交流,无从知晓外星人光临地球的目的。于是,美国军方找到了语言学家露易丝和物理学家伊恩,希望他俩能够找出与外星人沟通的方式。  外星人的口头语言很难听懂,但经过数
期刊
在国内外的神话传说中,巨人的身影几乎无处不在,从希腊诸神、北欧巨人到中国的盘古,在不同的文化中,都有一些身材超乎常人的神话人物。当然,我们都知道,这些神话人物是不可能存在的,像神话中的人物那样高大的巨人也是不可能存在的。  但是在美国巴尔的摩的一家博物馆中收藏着的一具尸体,却似乎告诉人们,巨人或许真的存在。这具尸体的名字叫做Kap Dwa,他的身高达3.66米,即使是我国的篮球运动员姚明,和他站在
期刊
肥皂的历史可以追溯到公元前2800的巴比伦,直到现在,制造肥皂还遵循着把动物或植物脂肪与酸混合的基本原理。这些东西混合时发生的化学反应被称为皂化反应。  肥皂并不能杀死你手上的生物,但它对去除一些微生物和污垢非常有效。它通过肥皂分子与皮肤上的污垢之间相互作用来清除污垢。我们都知道,水和脂肪不相容,因此油腻的手只用水很难洗干净。而我们皮肤上的灰尘、微生物等附着在皮肤上之后,会被皮肤上的油脂包裹起来,
期刊
1995年4月的一天,英国退休邮递员托尼·内格尔带着他的狗在德比郡峰区国家公园中散步。他所在的位置是峰区国家公园北部一片名为“黑峰”的区域,这里有这个公园里的最高峰,还有大片的沼泽地。  突然,内格尔发现天色变得暗了一些,他下意识地抬头望向天空,却发现一架飞机正好挡住了他头顶的太阳。奇怪的是,那架飞机明明离地面很近,但是他却没有听到任何声音!更奇怪的是,飞机摇晃地落向不远处的树丛,但他跑过去看时,
期刊
这里的空气中充满了有毒且刺鼻的氯气和硫磺味,这里是被称作“地狱之门”的埃塞俄比亚达纳基尔凹地,这里是世界上最热的地方之一。拥有剧烈的火山、灼热的气温、毒气和强酸湖,以及五彩缤纷的含盐池子。除此之外,地表其他地方被地热和烈日一同烘焙得又焦又脆,像大块的桃酥一样。所以,这里是地球上最不像地球的地方。  然而近期,在这块被视为生命禁区的荒原上,科考队发现竟然有大量生命存在。  极端环境下的艰难的科考  
期刊
海水嘗起来是咸的,这是因为雨水冲刷裸露的岩石,将氯和钠离子等物质带到河流中,最终这些物质到达了大海。如此说来,随着时间的推移,海水应该会变得更咸。真正的谜题在于,为什么这么多年过去了,海洋不像死海那样咸度很高,变得死气沉沉的?据研究,至少在5亿年前,海水的平均咸度就和现在的差不多,也就是说海水咸度已经5亿年没什么大变化了。关于这个谜题,有一种理论认为,在沿海泻湖中的水蒸发之后,大量的细菌把盐留在了
期刊