冬季的严寒是寒带、温带动物需要面临的一个巨大挑战。这时温度降低,食物匮乏,动物一般会采用两种应对严寒的方式,一种是迁徙到更加温暖的地方,第二种是存储脂肪或者食物,冬眠过冬。但那些体型太小无法长距离迁徙,还不冬眠的动物该怎么办呢?我们今天的主角普通鼩鼱(Sorex araneus)就是这样一种既不冬眠,也不迁徙的物种。
普通鼩鼱广泛分布于亚欧大陆湿润森林中,是世界上最小的哺乳动物之一,体重只有5~12克。它们和老鼠的亲缘关系很远,属于鼩形目(Soricomorpha),老鼠则属于啮齿目。普通鼩鼱的寿命很短,大约十五个月,而且一生中只繁殖一次。成年个体在繁殖后的秋季就会死去,幼年个体度过冬季后于第二年性成熟并且参与繁殖,如此周而复始。
普通鼩鼱非常活跃,但由于只有Ⅱ型肌肉纤维(白肌),因此只能做爆发性的肌肉运动,耐力很差,活动的范围也比较受限。它们主要通过听觉和嗅觉发现食物,喜欢泥土中的蚯蚓和昆虫。它们是不折不扣的大胃王,每天要进食与自身体重几乎相等的食物。
20世纪50年代,波兰生物学家August Dehnel意外地发现,冬季捕捉到的普通鼩鼱不仅体重减小,脑袋也在变小。这种现象后来被称为戴氏现象(Dehnel’s phenomenon)。进一步研究发现,过冬的普通鼩鼱不仅头骨变小了,脊柱也缩短了,大脑和内脏器官也变小了。
戴氏现象与寒冬的关系,让研究者们猜测,这是普通鼩鼱应对严酷气候环境的方式。冬季的普通鼩鼱只有大约6克重,体重减小需要的食物也会变少。它们可能通过缩小身体和脑袋的方式,来增加生存下去的可能。
这种节省能量的方法,也不是没有代价。大脑缩小后的普通鼩鼱确实不那么“聪明”了。它们的方向感变差了,在实验室中测试发现,“小头爸爸”在空间学习任务中要花费更多的时间,探索更长的路径。
普通鼩鼱施展“缩骨功”发生的骨骼可逆变化,跟人类骨质疏松的过程非常相似,但骨骼缩小重建过程的具体生理机制仍然未知。“缩骨功”还受到环境温度的影响。如果保持恒温环境,普通鼩鼱的颅骨仍然会在冬季到来之际缓慢、持续缩小,但是到了春天不会再恢复。
普通鼩鼱属于鼩科(Soricidae)鼩亚科(Soricinae),所有已知有戴氏现象的鼩鼱都是鼩亚科,而且鼩亚科全部不能冬眠。它们的亲戚麝鼩亚科(Crocidurinae)都未被发现有戴氏现象,还可以进入周期性的短暂休眠,不过持续时间很短,不能算作严格意义上的冬眠。
除鼩鼱外,目前仅在鼬科的少数物种,如伶鼬(Mustela nivalis)和白鼬(M. erminea)中发现了戴氏现象。这些物种有着一些共同点,比如较为严酷的生存环境、高的代谢率、较小的体型、对高质量食物的需求、不能冬眠等。