为了过冬,这种小动物把脑袋缩小了20%

蝌蚪五线谱   2017-11-10 16:38

为了过冬,这种小动物把脑袋缩小了20%

鼩鼱是一种不起眼的小动物。它们体型比老鼠小,很难被注意到。在英国、北欧和美国很多地区,它们匆匆从草原上穿过,寻找昆虫或者躲避在天空中盘旋的猫头鹰。

然而新的研究发现,这些像迷你鼹鼠的小动物有着奇特的过冬方式,堪称生物学的奇迹。星期一发表在当代生物学杂志(Current Biology)的一项新研究报告称,最常见的鼩鼱品种,普通鼩鼱(Sorex araneus)的头骨在冬天来临之际最多能够缩小20%。

早在上世纪四十年代,波兰动物学家奥古斯特·戴奈尔(August Dehnel)第一个觉察到鼩鼱的身体能够在冬天缩小,这个发现后来被称作“戴奈尔”现象1。但是这次的新研究第一次确定了更多的细节,科学家在不同季节追踪相同个体,并测量了它们的头部缩小程度。这项工作表明,温度降低能够引发鼩鼱破坏自己的颅骨的行为,而温暖的环境够促使它们开始重建头颅。

为了进行这项研究,马克斯·普朗克研究所的鸟类学在读博士、这篇文章的第一作者哈维尔·拉扎罗(Javier Lazaro)和他的同事在德国一个小镇附近捕捉了12只鼩鼱。这些小动物首先进行了麻醉和X光检查,然后植入芯片以便日后识别。在之后的一年多时间里,它们接受了定期的扫描。所有的12只都表现出同样的规律:头部最大的时候是在夏天,冬天头会缩小,到了春天又会长回来。

然而,在冬天会缩小的不仅仅是鼩鼱的头骨。之前的解剖研究发现鼩鼱的大脑也能缩小最多30%。此外,它们的其他器官也会减少质量;甚至脊椎都会变短。总的来说,最新的研究指出鼩鼱的体重从七月到二月下降了18%。然后在春天这些小东西又开始生长直到达到它们的最大体型——比冬天的时候大了83%。

科学家们指出,鼩鼱不是唯一一种会根据环境改变体型的动物。“在生存艰难的时期缩减软组织质量,这种行为在动物中并不少见,”密歇根州立大学生态学博士后研究员约翰·格拉迪(John Grady)说道,他并没有参与这项研究。“除了脂肪之外,在食物稀少的情况下一些动物也会减少器官的质量。”但是像这项新研究的作者们一样,他对于鼩鼱骨骼和大脑能够缩小的程度感到震惊。

拉扎罗和他的同事认为,头骨缩小可能意味着鼩鼱的骨骼在冬季被身体吸收而在春季再生。如果深入了解导致头骨缩小的原因,可能会推进退行性骨疾病(比如骨质疏松症)的研究。目前,他们把这种减少骨骼、大脑和身体质量的方法当作是动物冬眠和迁移的一种策略。在缺少食物的冬天,这种行为能大大节省能量。“鼩鼱是种神奇的生物,”拉扎罗补充道,“它们是这个星球上最小的哺乳动物之一,但是就我们所知,它们的相对新陈代谢速率在哺乳动物当中也是最高的。”

“缩小大脑来减少能量消耗的这种假设是有一定依据的,”格拉迪谈及这项新研究的时候说道。“但是我非常希望他们能够进一步弄清楚,鼩鼱的大脑缩小究竟是为了适应缩小的身体,还是只是为了节约能量做出的变化。”

拉扎罗的进一步研究可能很快就能解决这个问题。他和他的同事希望拥有更好的实验条件,以便进一步研究缩小的大脑对于鼩鼱认知能力(比如学习、灵活性、记忆力)的影响。他说他们的目标是阐明哺乳动物的大脑、新陈代谢与环境之间的关系。正如格拉迪所说,“可能鼩鼱的生理机能在冬天会受到影响,那是为了在残酷的环境里生存下来所付出的代价。”

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