缺氧會(huì)死？裸鼴鼠不同意

牛牛

說(shuō)到世界上最丑陋的動(dòng)物，裸鼴鼠一定能獲得名次。這種分布于非洲東部的嚙齒動(dòng)物，體長(zhǎng)不過(guò)8～10厘米，體重一般在30～38克之間，身體沒(méi)有毛，獠牙外露，皮膚起皺，并呈現(xiàn)粉紅色或者淡黃色，看起來(lái)就像一根沒(méi)有煮熟的臘腸。當(dāng)科學(xué)家們最初發(fā)現(xiàn)它們時(shí)，以為是老鼠的變異體。

不過(guò)，這些丑陋的動(dòng)物們卻有一些驚人的本事。它們堪稱是嚙齒類動(dòng)物的“壽星”，老鼠的平均壽命是3年，它們的壽命能達(dá)到約30年；裸鼴鼠雖然皮膚直接裸露在外，但由于缺乏哺乳動(dòng)物中感覺(jué)疼痛的關(guān)鍵神經(jīng)物質(zhì)，當(dāng)接觸辣椒或者呆在酸性環(huán)境中時(shí)，它們不會(huì)感覺(jué)到疼痛；人類談癌癥色變，但它們卻與癌癥絕緣。

也許最不尋常的是，它們還能在沒(méi)有氧氣的環(huán)境中，存活很長(zhǎng)時(shí)間。

能長(zhǎng)時(shí)間“憋氣”

2017年，美國(guó)研究者曾做了一個(gè)實(shí)驗(yàn)。他們讓四只裸鼴鼠呆在一個(gè)低氧的房間里，房間里氧氣含量只有5%。如果一只老鼠呆在這種環(huán)境里，15分鐘內(nèi)就能斃命。但裸鼴鼠卻非常頑強(qiáng)，沒(méi)有表現(xiàn)出呼吸困難、嗜睡等缺氧不良反應(yīng)。最終，五個(gè)小時(shí)后，觀測(cè)到裸鼴鼠依舊沒(méi)有出現(xiàn)任何問(wèn)題后，科學(xué)家們終止了實(shí)驗(yàn)。

隨后，為了測(cè)驗(yàn)裸鼴鼠的忍耐極限，研究者又將它們放到更極端的環(huán)境中。這一次，房間里的氧氣全部被排出，氧濃度為0。在30秒后，裸鼴鼠失去了意識(shí)，18分鐘后，裸鼴鼠心率從200次/分鐘下降到50次/分鐘，但它們依舊活著，身體器官正常運(yùn)轉(zhuǎn)。一旦將它們重新放到有氧環(huán)境中，幾秒鐘后裸鼴鼠就會(huì)清醒過(guò)來(lái)，身體機(jī)能恢復(fù)正常。

隨后，研究者又做了一次實(shí)驗(yàn)，這次他們延長(zhǎng)了裸鼴鼠在無(wú)氧環(huán)境中的時(shí)間，結(jié)果表明裸鼴鼠還是有忍耐極限的，當(dāng)三只裸鼴鼠在無(wú)氧環(huán)境中呆了30分鐘后，它們因缺氧而死。

盡管仍舊會(huì)死亡，但作為哺乳動(dòng)物，裸鼴鼠這一能力讓人震驚。大多數(shù)哺乳動(dòng)物的細(xì)胞所需的能量，主要來(lái)源是葡萄糖的氧化，在氧氣供應(yīng)充足時(shí)，葡萄糖可以完全氧化，產(chǎn)生二氧化碳、水及能量。細(xì)胞利用這一過(guò)程所產(chǎn)生的能量，制造三磷酸腺苷，即細(xì)胞最主要的直接能量供應(yīng)者，來(lái)完成各種生命活動(dòng)，這就是為什么我們要呼吸。

所以，沒(méi)有氧氣，細(xì)胞就會(huì)無(wú)法代謝葡萄糖，就不能獲得能量供應(yīng)。特別是大腦細(xì)胞，大腦是一個(gè)巨大的耗能機(jī)器，會(huì)消耗非常多的葡萄糖，一旦血液中的氧氣儲(chǔ)備耗盡，神經(jīng)元幾乎會(huì)立刻死亡。

一般，人類在無(wú)氧環(huán)境中，1分鐘后，腦細(xì)胞就會(huì)死亡，3分鐘內(nèi)，神經(jīng)元大面積損傷，大約5分鐘后，就會(huì)死亡。當(dāng)然，如果人類經(jīng)過(guò)特殊訓(xùn)練，可以憋氣5分鐘以上。如德國(guó)人湯姆·西塔斯在水下能憋氣22分鐘22秒，而在陸地上，人類目前的最好記錄是10分鐘。相比之下，裸鼴鼠還是技高一籌。

那么，裸鼴鼠又是如何能長(zhǎng)時(shí)間“屏住呼吸”的呢？

如何做到？

實(shí)際上，裸鼴鼠生活的環(huán)境就非常缺氧。它們的生活習(xí)性類似螞蟻，成群住在地下洞穴中，一窩裸鼴鼠數(shù)量能達(dá)到300多只，除了幾只負(fù)責(zé)繁殖的雄鼠和一只肥碩的王后外，其余無(wú)論雌雄均為工鼠，負(fù)責(zé)尋找食物和挖洞。

由于洞穴密不通風(fēng)，氧氣消耗快，氧氣含量能降低到只有8%～10%，在對(duì)付低氧的地下環(huán)境的過(guò)程中，裸鼴鼠進(jìn)化出了許多適應(yīng)這些環(huán)境的能力。一種方式是在缺氧環(huán)境中，它們的血紅蛋白的粘稠度會(huì)增加，使得運(yùn)送氧氣的效率增加。而令科學(xué)家們想不到的是它們還有另外一種更特殊的方式—產(chǎn)生和消化果糖。

就像葡萄糖一樣，果糖也是一種糖，不過(guò)是一種植物糖，植物可以在沒(méi)有氧氣的情況下，將這種糖轉(zhuǎn)化為供應(yīng)細(xì)胞所需能量的來(lái)源，這一能量轉(zhuǎn)化過(guò)程與酵母將糖轉(zhuǎn)化為酒精的過(guò)程非常相似。

研究者發(fā)現(xiàn)，當(dāng)裸鼴鼠缺氧時(shí)，它們會(huì)變成“植物”，身體血液內(nèi)涌進(jìn)大量的果糖，這時(shí)它們不再進(jìn)行有氧呼吸，體內(nèi)的特殊蛋白質(zhì)和酶可以將果糖傳遞給心臟、大腦和其他器官，使細(xì)胞從分解果糖中獲得能量。同時(shí)它們也會(huì)進(jìn)入假死狀態(tài)，脈搏和呼吸頻率大幅減緩，能量需求降至最低。

其他的哺乳動(dòng)物，比如人和老鼠，也可以在沒(méi)有氧氣的情況下代謝果糖，但只能以非常有限的方式——比如在腸道內(nèi)，人類沒(méi)法從儲(chǔ)存在人體腎臟和肝臟中的果糖獲得能量，必須首先將其轉(zhuǎn)化成葡萄糖。然而，裸鼴鼠所有的器官都可以代謝果糖。

下一步，研究人員將弄清楚裸鼴鼠是如何獲得果糖的。因?yàn)楣遣⒉皇莵?lái)自裸鼴鼠的飲食，它們很可能是裸鼴鼠自身合成的，而這一過(guò)程迄今為止還只是在植物中觀察到。

在未來(lái)，后續(xù)的研究成果將有助于幫助心臟病或者中風(fēng)患者，因?yàn)樗麄冊(cè)诎l(fā)病時(shí)，往往會(huì)伴隨著缺氧等癥狀，造成嚴(yán)重的腦損傷，而如果病人們也能像裸鼴鼠這樣，不需要氧氣也能代謝果糖來(lái)作為細(xì)胞能量來(lái)源，將能有效避免身體缺氧后導(dǎo)致的器官受損。endprint