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規則就是用來打破的!挑戰生存法則的裸鼴鼠

Lea Tang
・2019/04/02 ・2425字 ・閱讀時間約 5 分鐘
裸鼴鼠是一種齧齒目動物,這是實驗室中裸鼴鼠的模樣。圖/sciencemag

看到裸鼴鼠(Heterocephalus glaber)的第一眼,各位可能會忍不住再多看幾眼。

這種全身帶有粉色皺皮和突出牙齒的齧齒目動物群居在地底,主要分布於東非,是一種社會性哺乳動物。和螞蟻和胡蜂一樣,在多達 70 隻個體的裸鼴鼠族群中:一隻「女王」負責生育,幾隻雄鼠負責提供精子,其餘則是沒有繁殖能力的工鼠。

裸鼴鼠的視力不好,但無毛的身體能讓牠們在狹窄地道內自由穿梭、外凸的牙齒則讓牠們在挖土工作時能閉上嘴巴,免得誤食土塊。

除了外形,牠們還有著特殊的生理機制,幫助牠們適應地底惡劣的環境。裸鼴鼠的體溫能隨著環境變化,不但沒有大部分的痛覺,而且幾乎不會得到癌症。

甚至,牠們能在完全無氧的環境下存活 18 分鐘。

圖/farm3.static.flickr.com

沒有氧氣會死嗎?那你怎麼沒感覺

對所有生物來說,氧氣是我們賴以為生的重要存在。人類只要缺氧 3 分鐘,大腦就會受損,幾分鐘內就會死亡。但「無氧生活」對裸鼴鼠來說似乎並不是這麼大的威脅。通常,裸鼴鼠會一團一團的擠在地道內。雖然空氣很稀薄但牠們卻不會喘不過氣,生活看來毫不受影響,這種狀況讓科學家開始對牠們的耐氧極限產生興趣。

裸鼴鼠能在完全無氧的環境下存活 18 分鐘。圖/Flickr

經過測試,把空氣中的氧降低到 5 %時,實驗室老鼠會在 10 分鐘內死亡,但裸鼴鼠卻完全沒有反應,甚至沒有嗜睡、或昏迷的狀況出現。當空氣中的氧氣降至 0 %時,實驗室老鼠和裸鼴鼠都陷入昏迷:雖然裸鼴鼠的心跳從每分鐘 200 次→ 50 次,牠們卻還是可以在神經系統沒有受損的情況下存活 18 分鐘,而實驗室老鼠則是再也沒有恢復意識。

能讓裸鼴鼠恢復意識的關鍵就在血液中迅速升高的果糖

人類代謝時若沒有氧氣,葡萄糖就無法轉換成能量。然而,與人類同屬哺乳類的裸鼴鼠,卻可以像植物一樣,在沒有氧氣的情況下轉而使用果糖來代謝(雖然效率不高),穩定生存下去。

除此之外,裸鼴鼠似乎也不會衰老。

誰說老了沒有用?那你怎麼還在生

一直以來,科學家們都有注意到這個動物很少表現出衰老的現象。隨著年紀增長,裸鼴鼠的死亡率不但比其它有紀錄的哺乳類動物低、壽命也較一般囓齒動物長。一般圈養的小鼠最多活 4 年,以裸鼴鼠的身形大小來估計,牠們應該活不過 6 年。令人意外的是,有些裸鼴鼠可以活到 30 歲以上,而就算已經「步入老年」,雌性的繁殖力仍然很強。

圖/wikipedia

比較生物學家羅謝爾 · 巴芬斯坦(Rochelle Buffenstein)花了超過 30 年來紀錄 3329 隻裸鼴鼠的生活史,她發現裸鼴鼠似乎違背了岡珀茨–梅卡姆死亡率定律,一種描述哺乳類衰老的方程式:

哺乳類的死亡率隨年歲增加而上升。

以人類為例,過了 30 歲後的死亡率每 8 年遞增兩倍。一般來說,100 隻動物就足以觀察到符合岡珀茨法則的死亡曲線,但巴芬斯坦的數據卻表示裸鼴鼠死亡風險不隨年齡增長而上升(反而還略有下降)。

難道裸鼴鼠吃了不老藥?原因就在裸鼴鼠具有非常活躍的 DNA 修復能力和高水平的伴侶蛋白——這些蛋白質可幫助其他蛋白質正確折疊。儘管部分科學家認為這並非一個全面性的結論,但對許多人來說,它仍然是一個非常重要且引人注目的新數據。

何不食糞乎?三大好處報你知

如前文所說,裸鼴鼠是一個高度分工的社會化動物:女王負責生,工鼠負責育。現在問題來了,工鼠因為不具有生育能力所以無法合成性激素,可是性激素是促進個體母愛氾濫、照顧幼崽的必備條件,少了性荷爾蒙的工鼠怎麼會心甘情願地照顧別人的小寶寶呢?

圖/sciencenews

答案就在餵屎

裸鼴鼠是一種食糞動物,工鼠攝入女王生育後富含雌激素的糞便後,體內的雌二醇增加,因此對幼崽的鳴叫變得敏銳、出現育幼的行為。為了證明激素是育兒的關鍵因素,科學家們設計另一項實驗:把未妊娠的女王糞便分兩組,一組添加雌二醇,一組沒加,然後觀察吃掉糞便後的工鼠行為:

吃到激素的工鼠會母愛爆棚、對小寶寶的叫喚聲更有感,只要孩子一叫,就立刻飛奔過去。

裸鼴鼠食糞的另外兩個原因是幫助消化和標記成員。糞便中的腸道菌能幫助牠們消化主食——鬚根和塊莖;且既然是同一族群,應該要有一致的氣味利於區分敵我,如果有不同氣味的個體進入巢穴,就會被工鼠攻擊。

二次元教室:好像在哪裡見過你?

最後的最後,就像那些我們最常聽到的搭訕問話:裸鼴鼠寶貝,我們是不是在哪裡見過?

圖/gamer

是的,就是日本作家貴志佑介小說《來自新世界》中的化鼠。※以下有雷

牠們是一種齧齒類哺乳動物,祖先來自裸鼴鼠。化鼠的社會型態一樣有一隻女王,有交配能力的公鼠和其它無繁衍能力的工鼠。

在小說中,化鼠是地表上除了人類以外唯二擁有智慧的生物。牠們原本受到人類控管,是勞工一般的存在,後來因為智力快速的進化,對人類展開襲擊。看到最後,讀者會發現化鼠其實就是人類,只是他們因為沒有能力、被社會淘汰,然後被改造了。

由於裸鼴鼠與人類基因的 DNA 有高達 80%到 93%相同,也許,這就是作者為什麼會以裸鼴鼠做為參考的主要原因吧!

參考資料:

  1. Naked mole rats defy the biological law of aging
  2. Gompertz–Makeham law of mortality
  3. Naked mole-rats are now even weirder: Without oxygen, they live like plants
  4. Sweet? Naked mole rats can survive without oxygen using plant sugar tactic
  5. [中文字幕]有關裸鼴鼠的幾大真相True Facts About The Naked Mole Rat
  6. How Eating Poop Makes These Mole-Rats More Motherly
  7. Naked mole-rats eat the poop of their queen for parenting cues

 

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Lea Tang
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徜徉在極北之海的浪漫主義者。 喜歡鯨豚、地科、文學和貓。

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殭屍真菌的心智操控術!被附身的螞蟻變成「孢子釋放機」——《真菌微宇宙》

azothbooks_96
・2021/09/25 ・1691字 ・閱讀時間約 3 分鐘
  • 作者 / 梅林.謝德瑞克
  • 譯者 / 周沛郁

最多產、最能有創意地操控動物行為的,是一群住在昆蟲體內的真菌。這些「殭屍真菌」改變寄主行為的方式,得到明確的好處──真菌綁架一隻昆蟲,就能散播孢子,完成自己的生命週期。

研究最透徹的殭屍真菌是偏側蛇蟲草菌(Ophiocordyceps unilateralis),這種真菌的一生都繞著巨山蟻(carpenter ant)打轉。巨山蟻受真菌感染之後,會失去自己怕高的本能,拋下相對安全的巢,爬上最近的植物──這症狀稱為「登頂症」(summit disease)。在適當的時候,真菌會迫使巨山蟻用大顎鉗住那株植物、「死命一咬」,菌絲體從巨山蟻腳上長出來,把巨山蟻固定在植物表面。真菌接著消化巨山蟻的身體,從巨山蟻頭上發出菇柄,孢子撒向經過下方的巨山蟻身上。如果孢子錯失了目標,就會產生次生的黏性孢子,在作為引線的細絲上向外延伸。

受到蛇形蟲草(zombie fungus)感染的巨山蟻。圖/AntWiki by João P. M. Araújo

殭屍真菌極為精準地控制它們寄主昆蟲的行為。蛇形蟲草(Ophiocordyceps)會強迫螞蟻去溫度、溼度剛好的區域死命一咬,讓真菌結實──就在森林離地二十五公分高的地方。真菌利用太陽的方向來引導螞蟻,在中午時分同步感染螞蟻。螞蟻不會咬進葉背的任何老位置。百分之九十八的情況下,螞蟻會咬住主脈。

殭屍真菌如何控制寄主昆蟲的心智,一直令研究者大惑不解。二○一七年,真菌操控行為的一位頂尖專家大衛.休斯(David Hughes)帶領的一支團隊,在實驗室裡用蛇形蟲草感染了螞蟻。研究者在螞蟻死命一咬的那一刻,把螞蟻的身體保存起來,切成薄片,重建真菌住在螞蟻組織中的三維圖像。他們發現真菌變成螞蟻體內的一個假體器官,占據螞蟻身體的程度令人不安。受感染的螞蟻生物量之中,高達百分之四十是真菌。菌絲從頭到腳蜿蜒鑽過螞蟻的體腔,纏住螞蟻的肌纖維,透過互連的菌絲體網絡來協調螞蟻活動。然而,螞蟻的腦中居然沒有菌絲。休斯和他的團隊完全沒料到這情況。他們預期螞蟻的腦部會有真菌,才能那麼精細地控制螞蟻的行為。

結果真菌似乎是採用藥理學的方式。研究者懷疑,真菌雖然沒有實際存在於螞蟻腦部,但還是靠分泌化學物質,影響螞蟻的肌肉和中央神經系統,進而操控螞蟻的行動。但究竟是哪些化學物質,還不清楚。也不知道真菌能不能切斷螞蟻腦部和身體的連結,直接協調螞蟻的肌肉收縮。不過,蛇形蟲草和麥角菌是近親,瑞士化學家艾伯特.赫夫曼(Albert Hofmann)最初正是從麥角菌分離出用於製造 LSD 的化學物質,繼而做出一類化學物質,LSD 正是衍生物──這類化學物質稱為「麥角鹼」。在感染的螞蟻體內,負責產生這些生物鹼的蛇形蟲草基因組啟動了,表示這些基因組在操控螞蟻行為的過程中,可能扮演了某種角色。

雀麥上的麥角菌。圖/WIKIPEDIA by Claude De Brauer

不論這些真菌是怎麼辦到的,它們的干預以人類的任何標準來看,都十分驚人。經過幾十年的研究,投入數十億美元的經費,用藥物調控人類行為的能力還完全無法微調。比方說,抗精神疾病藥物無法針對特定的行為,其實只有鎮定效果。相較之下,蛇形蟲草百分之九十八的成功率,不只是讓螞蟻向上爬或是死命一咬(這百分之百會發生),而是咬到葉片特定的部位,並且是對真菌最理想的環境。不過公平起見,蛇形蟲草和許多殭屍真菌一樣,其實有很長的時間可以微調它們的做法。受感染的螞蟻行為有跡可循。螞蟻的死命一咬在葉脈上留下明顯的疤痕,依據化石化的疤痕,這種行為的起源可以追溯到距今四千八百萬年前的始新世(Eocene)。真菌很大部分的時間都在操控動物心智,可能自己也有心智。

——本文摘自《真菌微宇宙:看生態煉金師如何驅動世界、推展生命,連結地球萬物》,2021 年 8 月,果力文化

azothbooks_96
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