又到心心念念的周五了,这周讨论的话题是——

刚出树洞,正文开始。

冬眠动物通常分为专性、兼性两种,前者是无论环境温度、食物状况如何,每年冬季自发进入冬眠的动物;而后者通常只在冷应激、食物匮乏的情况下进入冬眠。

冬眠是一个复杂的生理过程,而有冬眠习惯的动物,仿佛都自带超能力。

熊的冬眠可能持续 6 个月,在这期间,它们有特殊「姿势」维持一定的机体功能:当它们处于冬眠状态时,体内会进行蛋白质和尿液循环,且冬眠结束后肌肉不易萎缩。

其中北美黑熊(Ursus americanus)可以将心率从 55 次/分钟降低至 9 次/分钟。在冬眠期间,它们甚至数月不用拉便便,这是怎么做到的?

威武雄壮的北美黑熊

根据一项为期 3 年的研究,研究者发现了一个简单粗暴的答案——靠「便秘」。

在长达半年左右的冬眠中,北美黑熊会在大肠末端用便便形成一个最长近 7cm 的「塞子」,肠道会吸收塞子中的水分,这些便便因此干燥变硬,以阻挡肠道内的便便「破门而出」。

而当冬眠结束,这些熊会来一泡陈了半年多的便便,然后开始觅食(有气味的回答)。

在我们通常认知里,冬眠好像通常和低体温相关。

比如北极地松鼠(Spermophilus parryii),主要出没于北美的极圈苔原地带。

萌萌哒的北极地松鼠

它们夏季收集食物,开始为冬眠增加体脂,并在夏末为来年苏醒囤积食物。

而到了冬季,北极地松鼠会变成一根「冰棍」——它们的核心体温、血液温度、结肠温度可降至 0°C 以下,心率下降至每分钟一次。

在这样的低温下,动物的血液可能能产生冰晶或冻结,这对细胞结构的影响是破坏性的;而有理论认为,北极地松鼠可能通过体液等方式,清除血液内的冰核,防止冰晶的形成,并使血液在过冷状态下保持液态。

但动物冬眠中的「低代谢」并不一定与「低体温」相关。

马达加斯加有一种肥尾鼠狐猴(Cheirogaleus medius),它们可以在树洞中「冬眠」7 个月。

Petra Lahann - own work by Petra Lahann

比较有趣的是,低(体)温不一定是冬眠(低代谢)的必需条件,至少在肥尾鼠狐猴来看不是。

马达加斯加在冬天的气温可以达到 30°C 以上,而它们的体温也不一定是恒定的,如果栖身的树洞隔热较差,则肥尾鼠狐猴的体温可能随着环境温度升降而变化。

「当然可以」,甚至可以冬眠数千年(大雾!

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好了玩梗结束!

根据个别资料,人类有过类似冬眠的记录。

根据英国医学杂志的一篇论文(doi:10.1136/bmj.320.7244.1245),作者称过去(公元 1900 年左右)俄罗斯普斯科夫州的农民,由于冬季食物匮乏等原因,有类似冬眠的习惯:

在下雪的第一天,一家人在室内围在炉火边沉睡,每天醒来一次,用水洗净一块硬面包(能维持 6 个月的量)并吃下;每天有一人轮流照看炉火及家人。

前面提到,和低(体)温相关的低代谢,通常在冬眠中起着重要作用;而在已有的记录中,不乏人类在低温中恢复的案例,这为针对「人类能否冬眠」的研究提供了一些参考——

1999 年 5 月,一位名为 Anna Bagenholm 的放射科医生,在挪威的纳尔维克(Narvik)滑雪时失足掉入冰冻的溪水中,被发现时全身仅有脚在水面以上,约 80 分钟后才被救起。

她被救起时,体温只有 13.7°C,瞳孔放大,呼吸和心跳都已停止;救护团队连续抢救了 9 个小时,逐渐帮其恢复体温。

纳尔维克北部 | larsjuh - Narvik,CC BY 2.0,https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=39652627

第二天,Anna 的心脏终于开始恢复工作。又经过了 10 天,她从昏迷中苏醒,并于当年 10 月重新回归工作。

这位医生「死」而「复生」的案例,被记录在著名医学杂志《柳叶刀》(doi:10.1016 / S0140-6736(00)01021-7)上。

为什么 Anna 在呼吸、血液循环都停止的情况下,还能从极端低体温中恢复?

奥斯陆国家医院的一位教授认为,Anna 之所以能成功获救,可能是由于事故期间新陈代谢减缓,且低温状态下组织所需的氧气减少。

而当时负责 Anna 救治的医生吉尔伯特认为,当时她的大脑处于极度低温状态,几乎不需要氧气,因此在缺氧的情况下也能存活较长时间。

但 BBC News 称,体温极低的患者,存活率并不高;根据统计,体温降至 28°C(82°F)以下的成年人的存活率为 10%–33%。

当然啦,虽然人类可能从这种低温、低代谢的极端情况中再次苏醒,但这并不代表人类可以像熊一样冬眠数月而机体不受损。

如果人类像熊一样在冬眠前大吃,还没冬眠可能就会患上代谢性疾病,像是肥胖症、II 型糖尿病 balabala。

熊等冬眠动物能够冬眠数月,是因为它们进化出了独特的行为和生理适应性,通常包括季节性的摄食行为,代谢活动和肥胖症调节等。

而根据今年 11 月在《Cell》上发表的一篇研究(doi:10.1016/j.celrep.2019.10.102),研究者比较了一些冬眠哺乳动物的全基因组加速进化模式,发现了哺乳动物致肥胖表型的部分候选顺式调控元件。

这类动物冬眠前通常会增重 30%-50%,出现肥胖、胰岛素抵抗和高胰岛素血症等现象——这与人类代谢综合征的某些表型有一定的相似性。但这类动物的胰岛素抵抗是可逆的。

但研究者并没有发现这类冬眠动物的「冬眠基因」——冬眠现象涉及到的基因在冬眠、非冬眠动物中普遍存在。

虽然对于人类来说,冬眠涉及到调节体内新陈代谢、处理代谢废物,甚至记忆的保留等多方面控制冬眠表型的顺式作用元件(cis-regulatory element)还没有被解析完全。

但目前对冬眠动物的研究,可能有利于科学界对人类代谢性疾病的理解和治疗。

所以如果有冬眠超能力,你想要吗?

ps:又到了老板作妖的时候,他说今天「在看」超过 36,下周一允许我「冬眠」迟到半小时(咳咳你们懂的