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世上最丑的动物,拥有不会老的超能力

游识猷 发表于  2018-02-12 19:13

托马斯·帕克( Thomas Park)觉得自己撑不下去了。

帕克是伊利诺大学芝加哥分校的神经学家,正研究裸鼹形鼠在缺氧环境里的反应。这种动物跟仓鼠差不多大,但比仓鼠丑很多。设定的实验条件是5%氧气,在这么低浓度的氧气里,人类大概40秒内就会昏迷,然后逐渐死去。

科学家们把裸鼹形鼠们放进去,打算一出现异状就停止实验。

五分钟过去了,十五分钟过去了(跟裸鼹形鼠体型差不多的小鼠死了),一小时过去了,五小时过去了……科学家们又累又饿,只想回家。

可“缺氧”的裸鼹形鼠们依然清醒,四处爬动,甚至还叽叽喳喳地聊天交流。

“它们甚至都没睡觉,比研究者更有精力。”帕克承认。

为了回家吃饭科学家们直接上了0%氧气环境。

这次有了反应,裸鼹形鼠们在30秒左右昏了过去,心跳2分钟内就从每分钟200次降到了每分钟50次。

同时放进去的小鼠心跳则一直降,一直降。

完全缺氧6分钟,小鼠的心跳已检测不到。裸鼹形鼠的心跳还稳定在每分钟50次。

缺氧10分钟,4只裸鼹形鼠被移回普通空气里,100%复苏。

缺氧18分钟,4只裸鼹形鼠被移回普通空气里,100%复苏。

缺氧30分钟,4只裸鼹形鼠被移回普通空气里,100%……挂了。

也就是说,裸鼹形鼠至少能在完全无氧环境里撑18分钟,而且复苏后一切正常——至少外表上没有明显问题。

***

耐缺氧只是裸鼹形鼠的绝活之一。除了变漂亮,这种动物简直什么都能做到。

绿豆眼长龅牙、皱皮大肚、四肢细短、全身无毛……对于裸鼹形鼠来说,可能只有它亲妈和James Blunt认为“You're Beautiful”。图片来源:ferrebeekeeper.wordpress.com

裸鼹形鼠(Heterocephalus glaber)是种神奇的动物。它们在东非地下挖掘出纵横交错的隧道与洞穴。为了适应东非的干旱气候,当地许多植物会长出大型块茎。然而地底挖掘耗费的能量巨大,大概是行走所耗费能量的3500倍,裸鼹形鼠如果单兵作战,很可能在中“块茎大奖”之前就饿死。因此,裸鼹形鼠演化出了一套策略——分头寻找,共享食物。100只一起找,总有瞎鼠碰上大块茎的时候。裸鼹形鼠平均体重也才35克,每挖到一个几千克甚至几十千克的块茎,整窝就可以吃上数月到一年。

为了节省能量,裸鼹形鼠干脆放弃了保持体温。哺乳动物几乎都是恒温的,但裸鼹形鼠这个奇葩例外。它们在寒冷时就到近地表的温暖洞穴里挤成一堆,过热时就退缩到深处的寒冷洞穴中降温。

至于生育这件很麻烦很费能的事,索性集中处理,一窝裸鼹形鼠可能有几十只到几百只,但其中只有一只“女王”和一到三只“王夫”负责生育,大部分裸鼹形鼠不恋爱不生仔,每天只兢兢业业地挖土觅食、打扫洞穴、保卫女王、照顾幼鼠——是不是感觉很像蜜蜂白蚁?的确。分工繁殖、世代重叠、合作照顾幼年后代,这样的真社会性动物里绝大部分都是昆虫,只有两种哺乳类,裸鼹形鼠正是其中一种。

裸鼹形鼠地下生活示意图,巢穴大的可以延伸到三千米,里面的洞穴各有特定用途,比如专门的厕所洞,专门的育幼洞等等。图片来源:virgoletteblog.it

裸鼹形鼠的超能力之一,就是耐缺氧环境。地下通风差,氧气含量常会降到9%以下。结果裸鼹形鼠不但演化出了超级能抓氧气分子的血红蛋白,甚至还演化出了在无氧情况下利用果糖来供应能量的能力。

别小看这点。绝大多数动物根本就做不到,既不能转运果糖进细胞,也不能无氧代谢果糖,在缺氧时只能勉强将葡萄糖酵解,而酵解反应也很快会因为乳酸等产物堆积而终止。对脑细胞这些耗能高、存储葡萄糖少的的细胞来说,能量断供是灭顶之灾。脑细胞无法维持正常的电化学状态,导致迅速代谢紊乱,进而立刻死亡。

帕克发现,尽管在有氧情况下,裸鼹形鼠和其他动物一样规规矩矩地用葡萄糖供能,但在缺氧达十分钟以后,裸鼹形鼠就能把自己从“葡萄糖档”调到“果糖档”。裸鼹形鼠的心、脑、肝、肾这些重要器官的细胞统统都可以转运并利用果糖,即使遇到缺氧,这些器官在来自果糖的能量支持下也可以多撑一段时间。如果人类有这种天赋,就不会有那么多因为中风而瘫痪或死亡的悲剧了。

***

裸鼹形鼠的超能力之二,是极少得癌症。迄今没有发现任何一只野生裸鼹形鼠患癌(动物园饲养的发现过两例)。

不得癌的原因可能不止一条。首先,裸鼹形鼠的基因组里有许多抑癌基因比如ARF基因,而缺少那些跟癌症发生相关的基因。裸鼹形鼠的基因组里负责修复DNA的基因拷贝数高,核糖体能制造出基本零差错的蛋白质,还有着大量帮助其他蛋白质正确折叠的分子伴侣(molecular chaperone)蛋白。于是裸鼹形鼠的基因组和细胞状态都极其稳定。

其次,裸鼹形鼠细胞里有一种透明质酸聚合物,这种分子会触发一个特别强大的机制,“早期接触性抑制”,细胞一旦“感觉太挤了”就会停止分裂。哪怕有细胞癌变,分裂几轮后也会造成细胞挨挤触发这种机制,癌细胞也就无法疯狂增殖了。

另外,裸鼹形鼠代谢率低,又长期处在低氧环境中,氧化损伤少。这也降低了裸鼹形鼠罹患癌症的几率。

凭着不得癌症这项超能力,裸鼹形鼠2013年被《科学》杂志评为“年度脊椎动物”。图片来源:pacscilife.blogspot.com

在野外,只要不饿死,不患上传染病,不被天敌蛇吃掉,裸鼹形鼠轻轻松松就能活上30年。一般来说,动物体型越大,心跳越慢,活得也越长久。根据裸鼹形鼠的身型,它的寿命按理该在6年左右。然而裸鼹形鼠的寿命足足长出5倍。

而新研究显示,裸鼹形鼠不止活得长,似乎还不会老。

***

无视时间的裸鼹形鼠。图片来源:inverse.com

裸鼹形鼠的超能力之三,不会老。

衰老会导致生理机能减退,更常发生疾病与意外,从而也更容易死亡。衰老的特征之一就是死亡风险上升。青少年的死亡风险远低于老人,这是理所当然的事情。英国数学家本杰明·冈珀茨( Benjamin Gompertz)就发现,在一定岁数后,死亡率会随着年龄增长呈指数型上升。譬如人类就是30岁后每8年死亡风险翻一番。

几乎所有哺乳动物都遵循这条冈珀茨-麦克哈姆法则( Gompertz-Makeham  law)。除了裸鼹形鼠。

一般来说,100只动物就足以观察到符合冈珀茨法则的死亡曲线。然而研究者罗谢尔·巴芬斯滕(Rochelle Buffenstein)记录了3329只裸鼹形鼠30多年来的数据,却发现裸鼹形鼠的死亡风险不随年龄增长而上升(甚至还略有下降)。在它们6个月大性成熟后,只要不被实验折腾死,裸鼹形鼠的工鼠的死亡风险就基本稳定在每天万分之一,女王的死亡风险甚至更低,在每天十万分之一左右。不管这只裸鼹形鼠是1岁大还是15岁大,死亡率都稳定在这个数字附近。如果同样的事情发生在人类身上,就意味着人类哪怕活到几百岁,死亡率也不会明显上升。

即使年纪渐长,裸鼹形鼠依然健康活跃,实验室里年龄最大的裸鼹形鼠已经活了35岁,而裸鼹形鼠女王到30岁仍可生育后代。

四种动物,马、人、小鼠、裸鼹形鼠在性成熟(红线Tsex)后的死亡率随年纪变化曲线。图片来源:参考资料1

为什么裸鼹形鼠不会老呢?还不清楚。我们只知道,这种动物不生癌症不怕痛,社会结构像昆虫,冷血变温像爬行类,利用果糖像植物,逃避衰老像伏地魔……即使地球生态崩坏,裸鼹形鼠大概也能跟蟑螂携手坚强活下去。倘若有朝一日人类转了它们的基因,癌症、中风、慢性疼痛、老龄化社会这些问题,没准就解决大半了。

参考资料

  1. Ruby, J. G., Smith, M., & Buffenstein, R. (2018). Naked mole-rat mortality rates defy Gompertzian laws by not increasing with age. eLife, 7.
  2. Park, T. J., Reznick, J., Peterson, B. L., Blass, G., Omerbašić, D., Bennett, N. C., ... & Applegate, D. T. (2017). Fructose-driven glycolysis supports anoxia resistance in the naked mole-rat. Science, 356(6335), 307-311.
  3. Gorbunova, V., Seluanov, A., Zhang, Z., Gladyshev, V. N., & Vijg, J. (2014). Comparative genetics of longevity and cancer: insights from long-lived rodents. Nature Reviews Genetics, 15(8), 531.
  4. Tian, X., Azpurua, J., Hine, C., Vaidya, A., Myakishev-Rempel, M., Ablaeva, J., ... & Seluanov, A. (2013). High-molecular-mass hyaluronan mediates the cancer resistance of the naked mole rat. Nature, 499(7458), 346.
  5. Azpurua, J., Ke, Z., Chen, I. X., Zhang, Q., Ermolenko, D. N., Zhang, Z. D., ... & Seluanov, A. (2013). Naked mole-rat has increased translational fidelity compared with the mouse, as well as a unique 28S ribosomal RNA cleavage. Proceedings of the National Academy of Sciences, 110(43), 17350-17355.
  6. Researchers Find Yet Another Reason Why Naked Mole-Rats Are Just Weird. (2017). NPR.org.  https://www.npr.org/sections/thetwo-way/2017/04/20/524511231/researchers-find-yet-another-reason-why-naked-mole-rats-are-just-weird
  7. Naish, D., & Naish, D. (2016). African Mole Rats: So Much More Than Just the Naked Mole Rat. Scientific American Blog Network.  https://blogs.scientificamerican.com/tetrapod-zoology/african-mole-rats-so-much-more-than-just-the-naked-mole-rat/
  8. Oxygen and Human Requirements. (2018). Geography.hunter.cuny.edu. http://www.geography.hunter.cuny.edu/tbw/wc.notes/1.atmosphere/oxygen_and_human_requirements.htm

热门评论

  • 2018-02-12 19:31 在雨夜
    引用文章内容:倘若有朝一日人类转了它们的基因,

    大部分人就不需要谈对象结婚生孩子了。

    [10] 评论
  • 2018-02-12 21:45 毛骡 金属材料学博士

    我觉得,如果长生不老的代价是变得那么丑,我估计大多数人是拒绝的。

    [4] 评论

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全部评论(39)
  • 1楼
    2018-02-12 19:31 在雨夜
    引用文章内容:倘若有朝一日人类转了它们的基因,

    大部分人就不需要谈对象结婚生孩子了。

    [10] 评论
  • 2楼
    2018-02-12 20:07 5美金

    咬人吗

    [0] 评论
  • 3楼
    2018-02-12 21:22 q68257962

    以前叫裸滨鼠,不会得癌症不会痛,果壳至少说过两次这东西了。和之前相比,好像没出现什么新的干货。

    [0] 评论
  • 4楼
    2018-02-12 21:28 q68257962
    引用文章内容:四种动物,马、人、小鼠、裸鼹鼠在性成熟(红线Tsex)后的死亡率随年纪变化曲线。图片来源:参考资料1

    想知道下人类性成熟后那个小尖峰是和性成熟有关吗?格斗欲望增加?纵欲过度?

    [0] 评论
  • 5楼
    2018-02-12 21:45 毛骡 金属材料学博士

    我觉得,如果长生不老的代价是变得那么丑,我估计大多数人是拒绝的。

    [4] 评论
  • 6楼
    2018-02-12 21:51 SL-血冥
    引用@q68257962 的话:想知道下人类性成熟后那个小尖峰是和性成熟有关吗?格斗欲望增加?纵欲过度?

    大概是因为成年了可以合法饮酒和开车造成的。


    请不要把奇怪的锅甩给性成熟……毕竟这可是地球生命演化这么多年才选择的正确的繁殖手段……

    [0] 评论
  • 7楼
    2018-02-12 21:56 九黎侍者

    它们怎么死的

    [0] 评论
  • 8楼
    2018-02-12 22:04 地球上的裸猿

    以后人类也生活在地底算了。

    [0] 评论
  • 9楼
    2018-02-13 08:54 Unnamed者

    这样的真社会性动物里绝大部分都是昆虫,只有两种哺乳类,裸鼹鼠正是其中一种。

    想了一会儿都没想出另一种是啥,

    然后突然想到了

    [0] 评论
  • 10楼
    2018-02-13 08:55 大头米少
    引用文章内容:对于裸鼹鼠来说,可能只有它亲妈和James Blunt认为“You're Beautiful”。

    服了。难怪James Blunt都要把“Fucking High”写进歌词

    [0] 评论
  • 11楼
    2018-02-13 15:33 天降龙虾
    引用@Unnamed者 的话:这样的真社会性动物里绝大部分都是昆虫,只有两种哺乳类,裸鼹鼠正是其中一种。想了一会儿都没想出另一种是啥,然后突然想到了

    另一种是啥??????

    [0] 评论
  • 12楼
    2018-02-13 15:34 天降龙虾
    引用@q68257962 的话:以前叫裸滨鼠,不会得癌症不会痛,果壳至少说过两次这东西了。和之前相比,好像没出现什么新的干货。

    高缺氧耐受嘛。。。。。。

    [0] 评论
  • 13楼
    2018-02-13 17:54 汉尼拔wang

    50岁还在踢球的三浦知良是不是转基因了......

    [0] 评论
  • 14楼
    2018-02-13 19:02 骆悠东

    等等,辐射里随着隆隆声从地底爬出来的就是这家伙?能扛过核爆的生物果然都不能小看。

    [1] 评论
  • 15楼
    2018-02-13 22:26 Jugia

    裸鼹鼠:其实没氧气我可以活29分钟

    这只能说是不会死吧,这看着就很老了,怎么能说不会老

    [0] 评论
  • 16楼
    2018-02-13 23:52 变态假丝酵母
    引用@天降龙虾 的话:另一种是啥??????

    human being

    [0] 评论
  • 17楼
    2018-02-14 05:26 CBP
    引用@毛骡 的话:我觉得,如果长生不老的代价是变得那么丑,我估计大多数人是拒绝的。

    然而纯粹从理性角度来选择的话,为了长生不老而变得这么丑是一件绝对划算的买卖,因为当你拥有了常人至少五倍以上的寿命和贯穿整个生命的充沛精力之后,你很有可能活到一个科技足以解决你的外貌问题的年代.

    然而不幸的是以现有的科技水平,在很长一段时间内就连愿意变得这么丑来换取寿命都只是一个幻想而已.

    [1] 评论
  • 18楼
    2018-02-14 09:56 ins1derrr
    引用@汉尼拔wang 的话:50岁还在踢球的三浦知良是不是转基因了......

    要是这么说的话45岁拿金腰带的乔治福尔曼应该是第一代实验体了。

    [0] 评论
  • 19楼
    2018-02-14 11:22 在雨夜
    引用@毛骡 的话:我觉得,如果长生不老的代价是变得那么丑,我估计大多数人是拒绝的。

    不是长生不老,是不老。

    长生的代价可不一定。

    [0] 评论
  • 20楼
    2018-02-14 12:31 tyh000
    引用@变态假丝酵母 的话:human being

    这个真不是……注意定义,分工繁殖,就是说有专门负责繁殖的个体,人类可不是。

    [0] 评论
  • 21楼
    2018-02-14 15:42 一醉笑江湖
    引用@CBP 的话:然而纯粹从理性角度来选择的话,为了长生不老而变得这么丑是一件绝对划算的买卖,因为当你拥有了常人至少五倍以上的寿命和贯穿整个生命的充沛精力之后,你很有可能活到一个科技足以解决你的外貌问题的年代.然而不幸...

    我们这一代人除非在未来的50年内人体冷冻技术发展成熟,不然是没机会见证永生技术的出现了

    [0] 评论
  • 22楼
    2018-02-14 19:45 绝先生

    不知道群落能到多大?

    [0] 评论
  • 23楼
    2018-02-14 19:47 绝先生

    不不不是群落,应该是种群。

    不知道种群能到多大?

    [0] 评论
  • 24楼
    2018-02-15 11:58 悲催的boy

    来自新世界里面的妖鼠不就是转基因人类?

    [0] 评论
  • 25楼
    2018-02-15 15:45 狼嚎谷阿飞
    引用@天降龙虾 的话:另一种是啥??????

    人类


    [0] 评论
  • 26楼
    2018-02-15 15:46 狼嚎谷阿飞

    其实呢我一直都在怀疑人类是不是也是无毛的猿类,好像自然界里无毛的都比较吊

    [0] 评论
  • 27楼
    2018-02-15 16:07 天降龙虾
    引用@狼嚎谷阿飞 的话:人类
    引用@tyh000 的话:这个真不是……注意定义,分工繁殖,就是说有专门负责繁殖的个体,人类可不是。
    [0] 评论
  • 28楼
    2018-02-15 16:45 刀刀Muad

    这个和裸滨鼠是一种生物么


    来自新世界 里不就在人的基因里加入了这个基因然后。。。嗯



    [0] 评论
  • 29楼
    2018-02-15 19:11 南海墨
    引用@刀刀Muad 的话:这个和裸滨鼠是一种生物么 来自新世界 里不就在人的基因里加入了这个基因然后。。。嗯

    没错,这就是你这只没有咒力的化鼠以后的样子了o(* ̄︶ ̄*)o

    [0] 评论
  • 30楼
    2018-02-15 19:12 南海墨
    引用@悲催的boy 的话:来自新世界里面的妖鼠不就是转基因人类?

    伟大的人类英雄斯奎拉永垂不朽!

    [2] 评论

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游识猷
游识猷 遗传学硕士,科学松鼠会成员

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