伊利诺大学芝加哥分校的神经学家正在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。实验室中的裸鼹形鼠图片来源:newscientistFrans Lanting/Corbis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。15分钟之后跟裸鼹形鼠体型差不多的小鼠死亡,而裸鼹形鼠们则没有任何异常。
5小时过去了,“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。裸鼹形鼠大多生活在空气稀薄的地底洞穴里图片来源:ferrebeekeeper.wordpress.com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。神奇的裸鼹形鼠除了变漂亮,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,可能只有它亲妈认为它很漂亮。图片来源:Frans Lanting/Corbis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1只“女王”和1到3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虽然裸鼹形鼠的这些特点已经如此独特了,但跟它的“三大超能力”比起来,还不算什么。裸鼹形鼠的三大超能力01耐缺氧环境。
因为裸鼹形鼠居住的地下通风差,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。通常情况下,人体从葡萄糖里直接获取能量,在缺氧时只能勉强将葡萄糖酵解图片来源:dgpuji.com.cn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。02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)。极少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.com03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规律,除了裸鼹形鼠。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。就算到了30岁,裸鼹形鼠女王仍然可以生育图片来源:ARKive为什么裸鼹形鼠不会老呢?我们现在还不是很清楚,还需要更加深入的研究。
虽然以我们人类的审美来说,这个皱巴巴的小东西算不上好看,但是在大自然中,万物平等,美与丑只是标准不同罢了。或许在我们看来它很渺小,但是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……没准当地球生态崩坏,人类灭亡之后,裸鼹形鼠还能跟蟑螂携手坚强活下去吧。