研究人員發現另一種會出現適應性主動腦萎縮的哺乳動物
歐洲鼴鼠在深冬時節面臨著生存危機。它們的高極限哺乳動物新陳代謝需要更多的食物,而不是在最冷的幾個月裡能得到的。鼴鼠沒有遷移或冬眠來應對季節性的挑戰,而是設計了一個意想不到的節能策略:縮小它們的大腦。
在最近的一項研究中,由迪娜-德赫曼(Dina Dechmann)領導的馬克斯-普朗克動物行為研究所的一個小組發現,歐洲鼴鼠在冬季之前將它們的大腦縮小了11%,到了夏季又長出了4%。它們被歸類為一種新的哺乳動物群體,以通過一個被稱為德赫納現象的過程可逆地縮小它們的大腦而聞名。
歐洲鼴鼠是已知的在冬季前可逆地縮小其大腦的最新哺乳動物物種。資料來源:哈維爾-拉扎羅
然而,這項研究不僅僅是在腦萎縮動物的怪異劇目中增加了一個物種;它深入研究了是什麼促使它們走上這條危險的道路的進化之謎。當研究人員比較來自不同地區的鼴鼠時,他們發現德赫內爾現像是由寒冷條件造成的,而不僅僅是缺乏食物。減少腦組織有助於動物使用更少的能量,從而抵禦寒冷。
德赫內爾現象首次在鼩鼱的頭骨中被描述出來,人們發現鼩鼱的頭骨在冬季較小,在夏季較大。Dechmann及其同事在2018年報告了第一個證據,證明鼩鼱頭骨的這些非典型變化發生在個體的整個生命過程中。此後,Dechmann及其同事表明,Dehnel的現象發生在鼬鼠和黃鼠狼身上。這些哺乳動物的共同點是,它們的生活方式使它們處於一種精力充沛的刀鋒上。
歐洲鼴鼠的頭骨在冬季前收縮,並在春季重新生長,這一過程被稱為德內爾現象。資料來源:Lara Keicher/馬克斯-普朗克動物行為研究所
Dechmann說:”它們有極高的新陳代謝,在寒冷的氣候中全年都在活動。它們微小的身體就像渦輪增壓的保時捷發動機,在幾個小時內就能燒完儲存的能量。”
對科學家們來說,很明顯,縮小能量消耗大的組織,如大腦,可以讓動物減少它們的能量需求。”我們明白德赫內爾現像有助於這些動物在困難時期生存。但我們仍然不明白真正的壓力點是什麼,確切的環境觸發因素,驅動這一過程。”
現在,該團隊通過研究一種新的哺乳動物在新陳代謝的極端情況下回答了這個問題。研究人員測量了博物館收藏的頭骨,記錄了兩種鼴鼠–歐洲鼴鼠和西班牙鼴鼠–如何在不同季節發生變化。他們發現,歐洲鼴鼠的頭骨在11月縮小了11%,在春天重新長出4%,但西班牙鼴鼠的頭骨在一年中沒有變化。
“由於這些物種生活在截然不同的氣候條件下,研究人員可以確定天氣,而不是食物供應,是造成大腦變化的原因。”Dechmann說:”如果這只是一個食物問題,那麼我們應該看到歐洲鼴鼠在冬天食物匱乏時萎縮,而西班牙鼴鼠在夏天嚴熱使食物匱乏時萎縮。”
該研究結果不僅僅回答了進化的問題,還為我們的身體在遭受重大損害後如何再生提供了見解。”Dechmann說:”三個遠親的哺乳動物群體可以收縮,然後重新長出骨骼和腦組織,這對研究阿爾茨海默氏症和骨質疏鬆症等疾病有巨大的意義。我們發現的患有德赫內爾氏症的哺乳動物越多,對其他哺乳動物,甚至可能對我們的生物學見解就越有意義。”