同一只熊的增重前和增重后的对比 (图片来源:Washingtonpost.com)
为何熊冬眠不出毛病?全靠基因那为什么熊不会有这些冬眠带来的毛病呢?
华盛顿州立大学(Washington State University)的一组研究人员今年9月在《通信生物学》(Communications Biology)杂志上发表了一项研究,解释了冬眠中的灰熊的细胞发生了什么。
这所大学是美国唯一的灰熊研究中心(W.S.U. Bear Center),那共有11只熊,其中一些灰熊要么是被圈养的,要么是在野外被认定为存活有问题的熊之后,被转移进来的。
灰熊(图片来源:WSU Bear Center)
研究人员在一年中共3次从6只圈养的灰熊的肝脏、脂肪和肌肉组织中提取样本。然后在实验室里,研究人员分析了样本的DNA,以了解细胞在一年中发生的变化。研究发现,冬眠对每个组织的细胞影响都是不同的。
其中,熊的脂肪组织的基因表达差异性在冬眠期间最大,而肌肉组织几乎没有变化。
熊的脂肪表达差异远大于肌肉和肝脏的 (图片来源:文献1)
并且发现即便是同一只熊的脂肪细胞,在一年的不同时间段,脂肪细胞中的大部分的基因也会改变它们的表达水平。要知道,研究人员之前观察马达加斯加矮狐猴冬眠时,它们的脂肪细胞中,只有几百个基因会季节性地改变其表达水平。换言之,如果我们想通过基因编辑来获得类似熊的冬眠能力,是一件很难的事,因为不是修改一两个基因就可以搞定的……
这些基因中,与胰岛素信号传导、肌肉蛋白降解和尿素生成的相关功能基因表达量减少,而与肌肉蛋白合成相关的基因表达增加。这也就解释了为什么灰熊在冬眠期间能保持肝脏和肾脏的健康,并且还能够肌肉不萎缩。说到底还是基因啊!
虽说未来人类也许会用到冬眠的能力,比如星际旅行什么的,但那是未来的事,现阶段想要完美控制人体细胞的新陈代谢,保持相对健康的水平,还是一件很难的事。所以还是赶紧在寒冷的冬日里早起搬砖吧。
参考文献:
[1]https://www.cell.com/cell-metabolism/fulltext/S1550-4131(14)00316-7
[2] https://www.nature.com/articles/s42003-019-0574-4