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地下最強的非洲鼴鼠如何能不怕酸也不怕痛?

  • 文/小肥波│販賣腦汁維生的蛋散,最愛吃喝玩樂,望有錢從天而降,全人類不須工作。

不能只有你不怕痛!人類也想要啊!

能在地下惡劣環境的非洲鼴鼠近年成為熱門的養生研究對象,主要因為有極低代謝率、身體機能幾乎不退化,也極少罹癌,學者都希望能從中找到令人類更長壽更健康的方法。鼴鼠還有一種特殊身體機能,也非常值得探討:牠們無法感受到由強酸、辣椒素等物質造成的痛覺。

德國 Max Delbrück 分子醫學中心的分子生理學家 Gary Lewin 與來自非洲的專家合作,在最新刊於《科學》的研究中,將裸鼴鼠與另外 8 種相關物種作對比,分析牠們對已稀釋、酸鹼值為 3.5 的鹽酸 (hydrochloric acid) 、辣椒素與異硫氰酸烯丙酯 (allyl isothiocyanate, AITC) 的反應。這三種化合物都是裸鼴鼠天然可接觸,且都會對人類以及其他哺乳類造成灼熱的痛楚,而 AITC 則是山葵刺激性的來源。

有些裸鼴鼠碰到 AITC 並不會有不適感,AITC 就是山葵刺激性的來源! 圖/wikipedia

團隊發現其中三種包括裸鼴鼠 (Heterocephalus glaber) 的鼴鼠對稀釋鹽酸無感覺,更重要是這三種鼴鼠在基因上都明顯有差距,其對強酸造成的痛覺流失有機會是獨立演化出來。裸鼴鼠與納塔爾摩爾鼠 (Cryptomys hottentotus natalensis) 則不會在掌上被注射含辣椒素溶液後出現任何異常行為,其他鼠類均會提起或用舌頭舔腳掌「舒緩」不適。

另外,只有社會高鼹鼠 (Cryptomys hottentotus pretoriae) 不會受 AITC 影響而出現反應。這種鼹鼠與裸鼴鼠一樣會居於地底,但只在南非東岸找到。 Lewin 指這個發現對團隊來說是震撼,因為 AITC 會攻擊胺基酸,破壞身體蛋白質,所以所有其他測試品種在正常情況下都會避免接觸該化合物。

團隊發現其中三種包括裸鼴鼠的鼴鼠對稀釋鹽酸無感覺,更重要是這三種鼴鼠在基因上都明顯有差距。圖/Ore, C.M.D. & et al.(立場新聞提供)

與毒蟻住太久,久住不感其痛?

為了解這些鼴鼠不能感受痛楚的分子機制,團隊抽取所有九種所檢驗的嚙齒目品種的脊髓感覺組織,以及背根神經節 (doral root ganglia) ,並以核糖核酸 (RNA) 排序技術對比這些組織中約 7,000 個基因的活動。背根神經節是位於脊髓後根神經的神經細胞體,能將痛楚訊號傳遞至脊髓。團隊最終發現,其中兩個基因的活動在無痛感鼹鼠被改變,這些基因是控制 TRPA1 與 Nav1.7 離子通道的關鍵,使鼹鼠接收不到痛感。

Lewin 解釋, AITC 與很多刺激物都在鼴鼠主食植物根部中出現,並會激活 TRPA1 離子通道,因此在演化過程中,很多裸鼴鼠相關物種都會減少調控 TRPA1 離子通道,但只有社會高鼹鼠完全能將該「山葵通道」關閉。

Lewin 的團隊也發現到,社會高鼹鼠能完全關閉 TRPA1 是因為牠們有另一種控制 NALCN 泄漏通道的基因被刺激,而這通道的活動改變亦只在社會高鼹鼠出現。當團隊以藥物關閉社會高鼹鼠的 NALCN 通道,社會高鼹鼠即對 AITC 有反應,但藥力在一日後消退,社會高鼹鼠再次不受 AITC 影響。

社會高鼹鼠通常與攻擊性高、會放毒液的納塔爾脊紅蟻 (Myrmicaria natalensis) 做鄰居。當團隊將該些毒液注入九種嚙齒目中,只有社會高鼹鼠無反應;同樣地團隊關閉其 NALCN 通道,社會高鼹鼠則會對毒液感到不適。換言之,在演化過程中社會高鼹鼠從祖先中,獲得 NALCN 高活性基因,以居於不適合其他鼴鼠的棲息地。

無疑這是一個有趣的「環境長期影響演化」例子,更重要是發現可能有助學者研發新型止痛藥,減低現有止痛藥一些成癮副作用。不過,這只是開端罷了!

參考文獻

  1. Ore, C.M.D., Cruikshank, D.P., Protopapa, S. & et al. (2019). Rapid molecular evolution of pain insensitivity in multiple African rodents. Science  31 May 2019: Vol. 364, Issue 6443, pp. 852-859. DOI: 10.1126/science.aau0236

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活躍星系核(active galactic nucleus, AGN)是一類中央核區活動性很強的河外星系。這些星系比普通星系活躍,在從無線電波到伽瑪射線的全波段裡都發出很強的電磁輻射。 本帳號發表來自各方的投稿。附有資料出處的科學好文,都歡迎你來投稿喔。 Email: contact@pansci.asia

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