大多数松鼠都不需要冬眠,因为它们可以在冬季来临之前,在树洞里存足够多食物,比如坚果,好在冬天不挨饿。但是有些松鼠例外,虽然就差了一个字,但灰松鼠不冬眠,地松鼠冬眠。地松鼠在冬天就不存食粮,直接睡觉过冬。由于是在北极,一个一旦进入极夜就见不到太阳的地方,北极地松鼠可以在苔原和积雪的洞穴中睡上约8个月的时间,期间完全不吃不喝不上厕所。余下的时间里,抓紧出来吃饭繁殖,不然赶不上睡觉的时间了。
不同的地松鼠冬眠时间会有差距,比如这种没有生活在北极的十三条纹地松鼠,就只用睡6个月就好了,虽然这冬眠时间仍然算得上很长。在这么长的睡眠时间里,地松鼠身上发生了不少“神奇”的变化。令人惊奇的是,地松鼠睡觉这段时间肌肉还不会萎缩,不怎么掉肌肉。科学家对地松鼠冬眠期间肌肉量的变化做了研究,发现地松鼠的肌肉下降的质量少于总体重下降的质量,所以肌肉与体重的比重是增加的。
研究还观察到地松鼠有一个肌肉的变化,出现了从快速肌纤维向慢速肌纤维的分布转变。而且,尽管会有一点掉肉,但它们也会在冬眠后期将肌肉蛋白质合成速率提高到活跃季节的水平。科学家提出了一个假设,这些地松鼠在冬眠期间,利用了肠道微生物来分解尿素,将氮重新循环到血液重新利用。科学家将这一过程称之为氮回收。
有科学家做了一个实验来验证这一说法,他们给一组冬眠的地松鼠腹腔内注射了尿素,不过不是普通的尿素,而是将里面的氮换成了它的同位素,利用同位素示踪的方法来确定氮是如何在地松鼠体内流动循环的。在后续的检测中发现,这些被标记的氮元素流向了地松鼠的肝脏、肠道和肌肉。实验证明,那些被抗生素处理后的地松鼠,再也不能大量地将尿素转化为肝脏和肌肉组织,在这些组织里很难检测到被标记的同位素氮。
也就是说,地松鼠肠道里的微生物在冬眠期间发挥了很大的作用,让它们即使天天不运动,不吃不喝也能保证肌肉不会过度萎缩。2019年,另一组科学家也找来了十三条纹地松鼠来做实验。科学家发现,地松鼠的血液浓度下降速度非常缓慢,也就是说它们在冬眠期间不容易口渴。科学家故意唤醒了一些还在睡梦中的地松鼠,看它们会不会找水喝,结果一滴水都不喝。在人为地提高了它们的血清浓度后,它们才感到口渴,才去找水喝。
通过一系列后续实验,科学家发现在不喝水这一点上地松鼠有自己的方法:它们消耗了血液中一部分的电解质,比如钠、钾、尿素和乳酸等,调节血液浓度,将其储存在体内其他地方,对中枢神经不产生刺激,因而不会觉得口渴。具体什么方法降低电解质浓度的,科学家也没完全搞懂。不过尿素是可以确定的,尿素可以被回收利用当做肌肉和肝脏的养分。其他的想要搞懂,只能继续研究了。