為什麼熊冬眠可以睡很久,而人類卻不行?

又到心心念念的周五了，這周討論的話題是——

剛出樹洞，正文開始。

冬眠動物通常分為專性、兼性兩種，前者是無論環境溫度、食物狀況如何，每年冬季自發進入冬眠的動物；而後者通常只在冷應激、食物匱乏的情況下進入冬眠。

冬眠是一個複雜的生理過程，而有冬眠習慣的動物，仿佛都自帶超能力。

熊的冬眠可能持續 6 個月，在這期間，它們有特殊「姿勢」維持一定的機體功能：當它們處於冬眠狀態時，體內會進行蛋白質和尿液循環，且冬眠結束後肌肉不易萎縮。

其中北美黑熊（Ursus americanus）可以將心率從 55 次/分鐘降低至 9 次/分鐘。在冬眠期間，它們甚至數月不用拉便便，這是怎麼做到的？

威武雄壯的北美黑熊

根據一項為期 3 年的研究，研究者發現了一個簡單粗暴的答案——靠「便秘」。

在長達半年左右的冬眠中，北美黑熊會在大腸末端用便便形成一個最長近 7cm 的「塞子」，腸道會吸收塞子中的水分，這些便便因此乾燥變硬，以阻擋腸道內的便便「破門而出」。

而當冬眠結束，這些熊會來一泡陳了半年多的便便，然後開始覓食（有氣味的回答）。

在我們通常認知裡，冬眠好像通常和低體溫相關。

比如北極地松鼠（Spermophilus parryii），主要出沒於北美的極圈苔原地帶。

萌萌噠的北極地松鼠

它們夏季收集食物，開始為冬眠增加體脂，並在夏末為來年甦醒囤積食物。

而到了冬季，北極地松鼠會變成一根「冰棍」——它們的核心體溫、血液溫度、結腸溫度可降至 0°C 以下，心率下降至每分鐘一次。

在這樣的低溫下，動物的血液可能能產生冰晶或凍結，這對細胞結構的影響是破壞性的；而有理論認為，北極地松鼠可能通過體液等方式，清除血液內的冰核，防止冰晶的形成，並使血液在過冷狀態下保持液態。

但動物冬眠中的「低代謝」並不一定與「低體溫」相關。

馬達加斯加有一種肥尾鼠狐猴（Cheirogaleus medius），它們可以在樹洞中「冬眠」7 個月。

Petra Lahann - own work by Petra Lahann

比較有趣的是，低（體）溫不一定是冬眠（低代謝）的必需條件，至少在肥尾鼠狐猴來看不是。

馬達加斯加在冬天的氣溫可以達到 30°C 以上，而它們的體溫也不一定是恆定的，如果棲身的樹洞隔熱較差，則肥尾鼠狐猴的體溫可能隨著環境溫度升降而變化。

「當然可以」，甚至可以冬眠數千年（大霧！

阿姨壓一壓～～ ｜ JOJO的奇妙冒險·戰鬥潮流

好了玩梗結束！

根據個別資料，人類有過類似冬眠的記錄。

根據英國醫學雜誌的一篇論文（doi：10.1136/bmj.320.7244.1245），作者稱過去（公元 1900 年左右）俄羅斯普斯科夫州的農民，由於冬季食物匱乏等原因，有類似冬眠的習慣：

在下雪的第一天，一家人在室內圍在爐火邊沉睡，每天醒來一次，用水洗淨一塊硬麵包（能維持 6 個月的量）並吃下；每天有一人輪流照看爐火及家人。

前面提到，和低（體）溫相關的低代謝，通常在冬眠中起著重要作用；而在已有的記錄中，不乏人類在低溫中恢復的案例，這為針對「人類能否冬眠」的研究提供了一些參考——

1999 年 5 月，一位名為 Anna Bagenholm 的放射科醫生，在挪威的納爾維克（Narvik）滑雪時失足掉入冰凍的溪水中，被發現時全身僅有腳在水面以上，約 80 分鐘後才被救起。

她被救起時，體溫只有 13.7°C，瞳孔放大，呼吸和心跳都已停止；救護團隊連續搶救了 9 個小時，逐漸幫其恢復體溫。

納爾維克北部 ｜ larsjuh - Narvik，CC BY 2.0，https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=39652627

第二天，Anna 的心臟終於開始恢復工作。又經過了 10 天，她從昏迷中甦醒，並於當年 10 月重新回歸工作。

這位醫生「死」而「復生」的案例，被記錄在著名醫學雜誌《柳葉刀》（doi：10.1016 / S0140-6736（00）01021-7）上。

為什麼 Anna 在呼吸、血液循環都停止的情況下，還能從極端低體溫中恢復？

奧斯陸國家醫院的一位教授認為，Anna 之所以能成功獲救，可能是由於事故期間新陳代謝減緩，且低溫狀態下組織所需的氧氣減少。

而當時負責 Anna 救治的醫生吉爾伯特認為，當時她的大腦處於極度低溫狀態，幾乎不需要氧氣，因此在缺氧的情況下也能存活較長時間。

但 BBC News 稱，體溫極低的患者，存活率並不高；根據統計，體溫降至 28°C（82°F）以下的成年人的存活率為 10％–33％。

當然啦，雖然人類可能從這種低溫、低代謝的極端情況中再次甦醒，但這並不代表人類可以像熊一樣冬眠數月而機體不受損。

如果人類像熊一樣在冬眠前大吃，還沒冬眠可能就會患上代謝性疾病，像是肥胖症、II 型糖尿病 balabala。

熊等冬眠動物能夠冬眠數月，是因為它們進化出了獨特的行為和生理適應性，通常包括季節性的攝食行為，代謝活動和肥胖症調節等。

而根據今年 11 月在《Cell》上發表的一篇研究（doi:10.1016/j.celrep.2019.10.102），研究者比較了一些冬眠哺乳動物的全基因組加速進化模式，發現了哺乳動物致肥胖表型的部分候選順式調控元件。

這類動物冬眠前通常會增重 30%-50%，出現肥胖、胰島素抵抗和高胰島素血症等現象——這與人類代謝症候群的某些表型有一定的相似性。但這類動物的胰島素抵抗是可逆的。

但研究者並沒有發現這類冬眠動物的「冬眠基因」——冬眠現象涉及到的基因在冬眠、非冬眠動物中普遍存在。

雖然對於人類來說，冬眠涉及到調節體內新陳代謝、處理代謝廢物，甚至記憶的保留等多方面控制冬眠表型的順式作用元件（cis-regulatory element）還沒有被解析完全。

但目前對冬眠動物的研究，可能有利於科學界對人類代謝性疾病的理解和治療。

所以如果有冬眠超能力，你想要嗎？

ps：又到了老闆作妖的時候，他說今天「在看」超過36，下周一允許我「冬眠」遲到半小時（咳咳你們懂的