探密哺乳動(dòng)物的冬眠現(xiàn)象

摘要 簡(jiǎn)單介紹了某些哺乳動(dòng)物的冬眠，包括冬眠的過(guò)程、原因、機(jī)制以及在臨床上美好的應(yīng)用前景。

關(guān)鍵詞 哺乳動(dòng)物 冬眠

中圖分類號(hào) Q-49

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 E

1 冬眠現(xiàn)象

冬眠是動(dòng)物對(duì)冬季低溫和食物短缺的適應(yīng)，表現(xiàn)為長(zhǎng)時(shí)間的代謝下降，體溫降低至環(huán)境溫度的水平，以此來(lái)減少能量消耗。

人們最容易記住的是以青蛙、蛇等為代表的兩棲類和爬行類這些變溫動(dòng)物的冬眠，而大多數(shù)人都認(rèn)為鳥類、哺乳類等恒溫動(dòng)物是不會(huì)出現(xiàn)冬眠現(xiàn)象的。然而，近年來(lái)動(dòng)物學(xué)家們發(fā)現(xiàn)哺乳動(dòng)物中也有一些動(dòng)物要進(jìn)行冬眠。特別是在寒冷的冬季，這些動(dòng)物若要維持恒定的高體溫就需要更多的食物，但是，此時(shí)的大地一片蕭瑟，很難覓得足夠的食物，于是它們就主動(dòng)地將體溫降低，進(jìn)入冬眠狀態(tài)，以節(jié)約能量度過(guò)環(huán)境惡劣的時(shí)期。

目前研究發(fā)現(xiàn)哺乳動(dòng)物中主要有三個(gè)目的動(dòng)物表現(xiàn)出典型的冬眠行為：以刺猬為代表的食蟲目；以蝙蝠為代表的翼手目；以旱獺、倉(cāng)鼠、睡鼠和黃鼠等為代表的嚙齒目。

一般以為，動(dòng)物的冬眠現(xiàn)象發(fā)生在溫帶和寒帶，我國(guó)北方達(dá)烏爾黃鼠和花鼠很多，秋季當(dāng)環(huán)境溫度降至10℃左右時(shí)，即可以進(jìn)入冬眠狀態(tài)，是研究冬眠機(jī)制很好的模型。但是近年來(lái)有動(dòng)物學(xué)家在野外研究發(fā)現(xiàn)生活在非洲熱帶馬達(dá)加斯加島上的肥尾鼠狐猴也能冬眠。每當(dāng)涼爽的旱季(4月-10月即南半球的冬季)到來(lái)，食物和水逐漸變得貧乏時(shí)，它們便隱藏到樹洞中進(jìn)入冬眠，時(shí)間長(zhǎng)達(dá)7個(gè)月左右，直到雨季來(lái)臨，肥尾鼠狐猴冬眠時(shí)體溫較高，一般為10℃～30℃，如此高的體溫下冬眠在哺乳動(dòng)物中還是首次發(fā)現(xiàn)，因?yàn)榈靥師釒В邥r(shí)環(huán)境溫度也較高，而動(dòng)物甚至在高于30℃時(shí)仍可處于冬眠狀態(tài)。熱帶地區(qū)的哺乳動(dòng)物也會(huì)冬眠，這表明冬眠行為并非主要抵御寒冷，而應(yīng)是新陳代謝速率降低的一般行為，即冬眠主要是一種節(jié)能措施。而且代謝率降低的現(xiàn)象也并非一定要在低體溫才出現(xiàn)，環(huán)境溫度低不應(yīng)是動(dòng)物進(jìn)入冬眠的必要條件。

2 哺乳動(dòng)物冬眠的過(guò)程、原因及機(jī)制

2，1冬眠哺乳動(dòng)物是睡睡醒醒過(guò)寒冬

人們習(xí)慣認(rèn)為，冬眠中的哺乳動(dòng)物會(huì)一“睡”不起，直到春天才會(huì)懶洋洋地蘇醒，事實(shí)并非如此。哺乳動(dòng)物冬眠期間要醒來(lái)(被稱為覺(jué)醒)很多次，每次持續(xù)24h左右，覺(jué)醒后新陳代謝速率和體溫都接近正常時(shí)的水平，直到再次進(jìn)入冬眠。這樣，動(dòng)物的冬眠被一個(gè)個(gè)覺(jué)醒階段所中斷，不再是連續(xù)的過(guò)程。

很多冬眠哺乳動(dòng)物是獨(dú)居的，比如我國(guó)北方的達(dá)烏爾黃鼠，冬季到來(lái)時(shí)獨(dú)自在巢穴中冬眠。而旱懶的冬眠則不同，它們都是與種群的其他成員一起冬眠，一個(gè)冬眠群中成員的增多將有助于保持熱量，阻止冬眠洞穴中溫度過(guò)快降低，一起冬眠的一群動(dòng)物幾乎同步開始和結(jié)束冬眠。還有一些動(dòng)物如花鼠，被動(dòng)物學(xué)家認(rèn)為是要進(jìn)行冬眠的動(dòng)物，但冬季并非一定要進(jìn)入深冬眠狀態(tài)，只要巢中還有食物，它們每次“昏睡”幾個(gè)星期，然后起來(lái)吃東西；不過(guò)像熊一樣，它們的體溫只有小幅度的下降，因而被稱為淺冬眠動(dòng)物。淺冬眠的優(yōu)點(diǎn)是既能節(jié)約能量，又能在遇到捕食者或洞穴遭受水災(zāi)時(shí)迅速逃走，但是如果食物缺乏，花鼠也會(huì)進(jìn)入深冬眠狀態(tài)。

在冬眠期間，動(dòng)物大約要丟失總體重的40％，動(dòng)物覺(jué)醒后要維持較高的體溫，因此能量消耗很大，而且體重越大，覺(jué)醒期間要消耗的能量越多，動(dòng)物冬眠期間。大約70％-80％的能量消耗發(fā)生在覺(jué)醒期間，只有20％～30％用于冬眠時(shí)的維持。既然如此耗能，動(dòng)物為什么還要覺(jué)醒呢?對(duì)于這個(gè)問(wèn)題，動(dòng)物學(xué)家們有多種假設(shè)，比如覺(jué)醒可能是為了避免中樞神經(jīng)系統(tǒng)受損；為了使免疫系統(tǒng)的功能暫時(shí)加強(qiáng)，以檢查身體健康狀況；為了性腺的發(fā)育和基因表達(dá)產(chǎn)物的補(bǔ)充……

不管怎樣，覺(jué)醒已被看作是哺乳動(dòng)物冬眠行為中不可或缺的一部分。

2.2冬眠時(shí)動(dòng)物不吃不喝的秘密

除了花鼠和倉(cāng)鼠等少數(shù)動(dòng)物儲(chǔ)存食物外，更多的冬眠動(dòng)物主要靠脂肪來(lái)度過(guò)漫長(zhǎng)冬季。它們冬眠前與當(dāng)年春季蘇醒時(shí)相比，體重幾乎翻了一倍，體重的增加主要是脂肪積累造成的，這么多的能量?jī)?chǔ)備，使動(dòng)物在冬眠中安然度過(guò)5-8個(gè)月的冬眠季節(jié)。動(dòng)物儲(chǔ)存脂肪的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是它的熱量值高，為蛋白質(zhì)和糖類的兩倍多，此外，動(dòng)物冬眠時(shí)許多組織供血不足，而脂肪氧化分解時(shí)在血液中形成的大量酮體可能有助于減少局部缺血對(duì)機(jī)體造成的傷害。

2.3哺乳動(dòng)物冬眠的原因

通常認(rèn)為低溫和食物缺乏是誘導(dǎo)動(dòng)物冬眠的直接原因。睡鼠在一年中的任何季節(jié)，只要停止進(jìn)食一段時(shí)間就能進(jìn)入蜇眠狀態(tài)，但是對(duì)于多數(shù)季節(jié)性冬眠動(dòng)物來(lái)說(shuō)，如果在春季和夏季暴露于寒冷環(huán)境中，它們能像其他恒溫動(dòng)物一樣，通過(guò)升高代謝的速率來(lái)維持其體溫，只有在秋季暴露于低溫下時(shí)，它們的代謝速率才會(huì)下降，并進(jìn)入冬眠?？梢?jiàn)，季節(jié)性冬眠的動(dòng)物要受到內(nèi)在年周期節(jié)律的控制。即使這樣，動(dòng)物在本該冬眠的秋季，仍需外界低溫條件才能進(jìn)入冬眠并且保持在冬眠狀態(tài)，如果它們繼續(xù)處于高溫環(huán)境中，仍不能進(jìn)入冬眠。

2.4非冬眠動(dòng)物是否具有冬眠所需特有基因

動(dòng)物學(xué)家們相信，在野外能夠進(jìn)行冬眠的哺乳動(dòng)物種類可能比目前了解的要多。冬眠物種在哺乳動(dòng)物系統(tǒng)演化分支中呈廣泛分散分布，例如有胎盤類，有袋類和單孔類都有冬眠的種類，而單孔類與有胎盤類在系統(tǒng)演化中早就分道揚(yáng)鑣了，這表明現(xiàn)代哺乳動(dòng)物的冬眠是其祖先特征的殘留，而不是后來(lái)進(jìn)化形成的，這同時(shí)也暗示冬眠所需基因可能廣泛存在于所有哺乳動(dòng)物的基因組中，非冬眠動(dòng)物與冬眠動(dòng)物的主要區(qū)別是基因表達(dá)的不同，而不是缺乏表達(dá)冬眠的基因，因此，從理論上推斷非冬眠動(dòng)物可以經(jīng)過(guò)誘導(dǎo)進(jìn)入冬眠狀態(tài)。

據(jù)報(bào)道，研究人員將處于冬眠狀態(tài)的旱獺的血漿低溫冷藏后，注射到處于夏季活躍狀態(tài)的多紋黃鼠體內(nèi)，結(jié)果能誘導(dǎo)多紋黃鼠冬眠。但研究人員目前沒(méi)有研究出一種真正的冬眠誘導(dǎo)因子。

2.5冬眠動(dòng)物誘導(dǎo)和解除對(duì)代謝的機(jī)制

如何抵抗長(zhǎng)期低體溫的有害作用?

如何適應(yīng)長(zhǎng)期禁食以及對(duì)體重的增加和減少進(jìn)行準(zhǔn)確精細(xì)的調(diào)節(jié)?

很好地解決上魔窟這些問(wèn)題，無(wú)疑在臨床領(lǐng)域具有非常好的應(yīng)用前景。并且冬眠哺乳動(dòng)物為器官的保存和移植、局部缺血和再灌注損傷，以及肌肉廢用性萎縮的研究提供了很好的動(dòng)物模型。