文|时光派研究院

“完美动物”,就这?!

没错,这可能是您见过的丑东西里都能排上号的主儿。但我们今天的主角就是这个光秃秃、长着大门牙的小眼睛啮齿类,它是一种神奇的动物,它的特殊社会性与它神奇的长寿和抗癌能力相辅相成。

裸鼹鼠:“长这样我也不想的”

“‘Vol de mort’,飞离死亡”

“‘Vol de mort’,飞离死亡”

裸鼹鼠,学名Heterocephalus glaber,只分布于东非部分地区;它生活在地下,是和鼹鼠一样的挖掘类啮齿动物,光是它过于任性的外貌就能给人留下深刻印象:皱巴巴的皮肤,没有毛和外耳,眼睛也因为长期的地下生活而退化了。

或许它用随性的长相交换了突破哺乳动物禁忌的力量;超越极限,飞离死亡,(长相随意),我愿称裸鼹鼠啮齿生物界伏地魔。

请指出伏地魔与裸鼹鼠的不同(狗头)

1)超越生物的极限

裸鼹鼠拥有长达30年的平均寿命,比一般啮齿类长10倍,它的身体机能在一生中几乎不会退化,也几乎不患癌症;它的繁殖能力和毒抗性也极强,几乎不会感知到疼痛;它甚至能够在无氧环境下生存一小段时间,这对哺乳动物几乎是Mission Impossible。

2)抛弃恒温的哺乳类

恒温是哺乳动物的一大特点。

为了在地下不停地挖地,裸鼹鼠选择做一群特立独行的鼠,它们抛弃了费工夫的恒温能力,选择成为“冷血”(字面意思)的变温动物——它们的体温在20到30ºC的范围中浮动,而普通的哺乳动物体温通常恒定在37ºC左右[1][8]。

当然哺乳动物是不可能成为100%的变温动物的,裸鼹鼠只是为了节省能量而抛弃了绝大部分的体温调节能力,这也是为什么它们只分布于温暖的赤道附近。

3)氧气?不需要!(18分钟限定)

裸鼹鼠特殊的生存环境和社会性(后文会提及)让它们长期处于低氧环境下。

裸鼹鼠可以在葡萄糖代谢与果糖代谢之间切换,在低氧环境下通过果糖进行无氧呼吸的同时最大限度的降低损伤,而这套果糖代谢机制通常只有植物拥有。

裸鼹鼠体内的GLUT5分子(一种将果糖运送进细胞的分子泵)和乙酮糖激酶(一种能让果糖进入糖酵解通道生产ATP的酶)的活性和含量都高于一般哺乳动物,甚至能将果糖运送给神经元细胞(神经元通常只接收葡萄糖作为燃料)。这套机制让裸鼹鼠可以在完全无氧的环境下生存18分钟,在低氧环境下生存五小时[2]。

4)“抗疼痛”buff

裸鼹鼠的痛觉非常迟钝,对一些会引起疼痛反应的物质(如辣椒素和酸)也几乎免疫。研究者推断这是为了适应地下环境中可以引发酸中毒疼痛的高浓度二氧化碳[1][3]。

辣是一种痛觉,裸鼹鼠是真正不怕辣的“辣鼠子”

同时它们因为生活在温暖的土壤中退化了毛发,只留耳毛防止土壤进入;又因为长期穴居退化了眼部。为了活下来变成了这样有点超自然的生物,真是生存不易,鼠鼠叹气。

“Live long and prosper”

感觉“Live long and prosper”作为裸鼹鼠们的种族标语再合适不过, 当然这里不是对应《星际迷航》里瓦肯人充满智慧的“生生不息,繁荣昌盛”,而是非常耿直的字面意思——“活长点,多生点”。

“生生不息,繁荣昌盛”,顺便让Mr.Spock出个镜

1)不死=不老?

动物的衰老使生理机能衰退,同时疾病发生率增高,让生物更容易死亡。哺乳动物的死亡风险随年龄而指数增长,这一定律便是著名的冈珀茨-梅卡姆死亡率定律 (Gompertz–Makeham law of mortality),但裸鼹鼠的死亡风险似乎不随年龄的增长而上升[4],换句话说,裸鼹鼠几乎是不死的。

四种动物的死亡率曲线,图:果壳,译:游识猷

2)裸鼹鼠 vs 氧化应激

氧化应激是由细胞内的活性氧分(ROS)造成的应激反应,是细胞功能减退的主要诱因。裸鼹鼠体内的ROS指标与抗氧化能力与普通老鼠没什么不同,有时它们体内的氧化损伤指标甚至高于普通老鼠!

几项对裸鼹鼠的细胞分析发现,它们体内的抗氧化机制和普通小鼠并无多大差别,它们体内的Gpx含量(谷胱甘肽过氧化物酶,一个重要的抗氧化分子)还比普通小鼠低70倍[5]。

也许抗氧化与抗衰老之间不能划等号?针对裸鼹鼠的研究还在继续,我们可以拭目以待。

3)裸鼹鼠 vs 基因不稳定

基因的不稳定也是衰老的一大诱因。裸鼹鼠长期生活在严苛的环境下,它们的基因稳定性极高,有着极强的DNA自我修复能力;它们还拥有更强的细胞端粒修复能力,而端粒的长度与基因的稳定直接相关[6]。

裸鼹鼠抵御了衰老的两大诱因:氧化损伤与基因不稳定,或许我们可以将它们称为不老不死。

4)癌症?不存在的

裸鼹鼠的字典里没有“癌症”。英国癌症研究所剑桥中心的一项研究发现,裸鼹鼠体内的细胞其实可以被转化为癌细胞,但它们的体内从未发现过肿瘤[7]!

保护它们免受癌症困扰的或许是体内丰富的高分子透明质酸:这些透明质酸可以降低恶性肿瘤的转化,防止癌细胞生成肿瘤。针对裸鼹鼠的研究可以让人类更多的了解癌症,从而有机会消除这一疾病[7]。

来自新世界?

日本科幻小说《来自新世界》中的“化鼠”就是加入裸鼹鼠基因改造而来的人类种,他们拥有一个以女王为中心的反乌托邦式社会

裸鼹鼠看起来像是来自未来的究极生物,但它们的特殊能力与“不老不死”服务于严苛的生活环境与特有的社会性质,作为唯二两种真社会哺乳动物(另一种也是一类鼹鼠,是巧合吗?),它们和蜜蜂、白蚁等昆虫一样,拥有一个“完美”但残酷的社会。

1)愿上帝保佑女王

和蜜蜂、白蚁一样,在裸鼹鼠的社会中只有女王拥有生育能力和资格,整个族群中的所有个体都是女王所生的,而族群中最强大最勤劳的个体才会成为女王。

通过它们的社会我们可以做一个推论:裸鼹鼠的稳定基因或许是与只有女王生产的习性相辅相成的,它们通过女王保留最强大的基因,而又因为基因的单一性不得不让它必须保持稳定。

《天地创造设计部》中对裸鼹鼠作为“拥有完美社会的动物”被创世神采纳

2)“美丽的新世界”

为了控制除自己以外的雌性生育,裸鼹鼠女王的尿液与粪便中有一种费洛蒙,可以抑制雌性排卵。面对天敌(蛇)袭来,负责护卫工作的裸鼹鼠会用肉身堵住洞口被蛇吃掉,同时同伴会把巢穴用土堵上,它们迟钝的痛觉或许也是为了抵御天敌而进化的,没有痛觉就不会恐惧,就可以为了自己的族群放弃生命。

裸鼹鼠派“工鼠”们送死,以求保护族群

没有老化却完全失去个体性,没有癌症却被统治者控制,一辈子服务于集体。裸鼹鼠的“完美”社会在人类看来必定是无比恐怖的;但裸鼹鼠是展示达尔文主义的优秀模型,一切为了生存与繁衍,为了保留基因。他们也是完美的实验动物,对裸鼹鼠的研究也许能让人类分得一份它们的长寿与抗癌能力。

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参考文献:

[1] TJ;, Browe BM;Vice EN;Park. “Naked Mole-Rats: Blind, Naked, and Feeling No Pain.” Anatomical Record (Hoboken, N.J. : 2007), U.S. National Library of Medicine, pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/30365235/.

[2] Park, Thomas J., et al. “Fructose-Driven Glycolysis Supports Anoxia Resistance in the Naked Mole-Rat.” Science, American Association for the Advancement of Science, 21 Apr. 2017, science.sciencemag.org/content/356/6335/307.

[3] Park, Thomas J, et al. “Selective Inflammatory Pain Insensitivity in the African Naked Mole-Rat (Heterocephalus Glaber).” PLoS Biology, Public Library of Science, Jan. 2008, www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC2214810/.

[4] “Naked Mole Rats Defy the Biological Law of Aging (Science).” USC Leonard Davis School of Gerontology, 29 Jan. 2018, gero.usc.edu/2018/01/29/naked-mole-rats-defy-biological-law-aging-science/.

[5] Lewis, Kaitlyn N, et al. “The Naked Mole-Rat Response to Oxidative Stress: Just Deal with It.” Antioxidants & Redox Signaling, Mary Ann Liebert, Inc., 20 Oct. 2013, www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC3791056/.

[6] Petruseva, I O, et al. “Genome Stability Maintenance in Naked Mole-Rat.” Acta Naturae, A.I. Gordeyev, 2017, www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC5762826/.

[7] Hadi, Fazal, et al. “Transformation of Naked Mole-Rat Cells.” Nature News, Nature Publishing Group, 1 July 2020, www.nature.com/articles/s41586-020-2410-x.

[8] Haupt, Meghan, et al. “Locomotor Activity and Body Temperature Patterns over a Temperature Gradient in the Highveld Mole-Rat (Cryptomys Hottentotus Pretoriae).” PloS One, Public Library of Science, 10 Jan. 2017, www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC5224861/.