隨著天變得越來越短越來越冷, 雖然我們偶爾能偷偷懶睡上一天, 但是卻不能長期睡覺。 似乎有點不公平, 如果冬眠這麼有好處, 為什麼我們人類不冬眠?
我們很多人在冬天都會感覺很困倦(說得好像春夏秋不困似的), 有的物種很乾脆, 直接選擇冬眠。 睡鼠鑽到地下蜷縮成一團, 成群的蝙蝠撤退到閣樓和洞穴中, 熊睡在洞窩裡, 土蜂鑽進地洞, 還有刺蝟們都蹲在巢穴。
各種各樣的動物都冬眠, 從昆蟲到兩棲動物, 從鳥類到靈長類。 冬眠似乎對它們來說是件好事。
隨著天變得越來越短越來越冷, 雖然我們偶爾能偷偷懶睡上一天,
Advertisiment
為解釋這個, 我們首先要搞清楚為什麼動物要冬眠。
一隻南部非洲的刺蝟
最明顯的原因是冬眠可以避免寒冷。
冬眠就是節省能量的一段超長待機的時間。 身體機制慢下來, 呼吸、體溫、新陳代謝和心率都降低下來。
直覺上動物們就該這麼做。 環境條件非常惡劣, 幾乎沒有食物, 植物越來越少。 所以很多動物在夏天的時候就吃得很胖, 為冬眠提供足夠的脂肪直到醒來。
對應的, 冬眠是經常發生在北半球。 南半球大部分的土地在赤道附近, 所以冬天很溫和。
但這並不是一個必須遵守的規則。 一些生活在溫暖氣候的物種也會冬眠,
Advertisiment
還有, 冬眠也並不是非得在寒冷的月份。
2015年的一項關於睡鼠研究發現, 即使寒冷的月份過去它們也還是會繼續冬眠。 有些動物會在地下冬眠11.4個月:接近一年, 這是所觀察到的最長的野生動物冬眠時間。
維也納獸醫大學(University of Veterinary Medicine)研究合著者 Claudia Bieber表示真的是"相當長的缺席"。 研究中寒冷的月份範圍只有4、5個月。 "很顯然還有其他原因。 "
關鍵問題似乎是當地歐洲山毛櫸樹的行為, 它們有時會有"桅杆年", 產出很多很多的種子, 這是睡鼠的食物。 不知怎麼, 榛睡鼠似乎可以預測將到來是不是桅杆年, 如果不是, 它們就會呆在地下。
當然還有其他的食物來源,
Advertisiment
更重要的是, Bieber 認為, 榛睡鼠留在地下的另一個原因是:捕食者。
通過待在地下, 榛睡鼠可以避免被猛禽和貓頭鷹捕殺。 "小型哺乳動物死亡的主要原因是被吃掉, 如果你出來找飼料就可能被食肉動物吃掉。 "潛伏的地下不會散發出任何氣味, 所以很難找到。
"直到最近人們才認為冬眠除了是為節能、抵禦寒冷的天氣和食物短缺, 現在我們認為這還是為了避免捕食者。 冬眠的存活率接近100%。 "
不管那個原因更加重要,
Advertisiment
2011年的一項研究發現, 冬眠的黑熊們生活很慢, 以便活下去和活得更久。 "所有冬眠的黑熊們似乎會減少每年的繁殖率來提高壽命, 冬眠能減慢生活節奏。 "
通過改變動物繁殖率, 捕食者不得不尋找替代的獵物, 這意味著冬眠會影響整個生態系統的工作。
雖然我們對如何以及為什麼冬眠進化有了一些好的想法, 但我們並不知道冬眠什麼時候開始的。
基本上沒有化石記錄和大量的推測。 有人提出可能住在北極附近的恐龍會通過冬眠來度過漫長的冬天。 但是, 常規冬眠通常會在動物的骨頭上留下微觀結構的痕跡, 2011年的一項極地恐龍化石的研究並沒有發現這樣的證據。
Advertisiment
然而, Bieber表示冬眠和蟄伏顯然有數百萬年的歷史。 例如, 三大哺乳動物進化出該技能, 這些團體在數千萬年前分化。 這表明至少某些後來進化成人類的動物後裔是會冬眠的。
然而, 我們似乎已失去了一些關鍵的能力。 例如, 如果太冷我們的心臟不能工作。
我們的心臟對鈣會產生收縮反應, 如果鈣太多就會造成心臟驟停。 在一定溫度下, 人類的心臟無法去除多餘的鈣, 所以就停止了跳動。 溫度在28°C以下, 人類心臟會停止。
相反, 能冬眠的動物在體溫為1°C時心臟仍然能跳動。 它們有特殊的去鈣心臟, 而人類不行。 這就有了新的問題:為什麼人類沒有這樣的心臟?我們的生活方式可能是主要原因。
人類進化是在非洲赤道地區, 熱帶地區的食品供應相當恒定。這意味著我們不需要靠冬眠來逃避惡劣的環境條件。
然而,科學家越研究熱帶地區,越發現更多的冬眠物種,Ruf說。他剛剛發現侏儒懶猴可以在12月和2月之間冬眠63個小時以上。
這個格外引人注目,因為懶猴是靈長類動物,同一家族中還包括猴子和人類。直到現在人類只發現了三種靈長類動物會冬眠,全部都是馬達加斯加的狐猴屬。侏儒懶猴生活在亞洲大陸上,所以這一發現表明靈長類動物的分佈比人們想像的還要廣泛。
這些都意味著我們熱帶起源可能減少了我們進化出冬眠技能的幾率,但這本身並不能排除這一可能性。
也許同樣重要的是,我們是頂級捕食者,可以解決掉比自己大得多的獵物。我們可能從來沒有利用冬眠逃避天敵威脅的需要。
我們可能體積有點大了。冬眠的動物體型平均來講都很小,平均重量在70克(2.5盎司)。當然這個規則也有例外,最明顯的是熊,但是它們的冬眠不像其他動物那樣"深"。特別是它們體溫降低較少,因為要熱身的話需要很多能量。
反正有一長列的因素促使動物們冬眠,而人類不用。
冬眠也有缺點。例如,冬眠動物基本上是免疫系統不工作,所以存在感染的風險。
冬眠似乎也影響記憶。2001年,維也納大學的Eva Millesi培訓一組地松鼠穿過迷宮。冬眠後它們記憶變差,也忘記他們學到過什麼。
但是,這並不能阻止科學家們探索人工冬眠的可能性。
荷蘭格羅寧根大學的麻醉學者Rob Henning正與美國宇航局在這個問題上合作。
他說對未來的宇航員而言,冬眠有兩個關鍵好處。它將減少進入太空時的昂貴供應,也能保護身體的健康。
"最讓空間站宇航員惱火的事莫過於他們每天要進行6小時的體育鍛煉。否則他們的肌肉和骨骼就會萎縮。"
但是在空間站運動並不令人愉快,因為溫度在30度以上,空氣裡都是二氧化碳。如果宇航員們能冬眠,就不需要運動了。"冬眠者可以躺半年,不會造成肌肉萎縮和骨質疏鬆症。"
冬眠可能能挽救生命。
"有報導稱冬眠的黑熊們可以免受輻射損傷,在太空中這是一個非常大的問題。"Henning說。目前人們只能在太空停留一年,超過期限輻射就會開始顯著增加患癌症的風險。"如果人能夠冬眠,身體就能得到保護,就能擔負更久的任務。"
這也能有助於長期的殖民統治。"事實上,在太空是不可能生孩子的,卵子和精子都會受到嚴重的損害,你不可能生下正常的後代。"
聽起來有點像科幻小說裡面的情節,但是Ruf 和Henning 都對冬眠非常有信心。"如果我們搞懂了神經內分泌途徑,總有一天能讓人也冬眠起來。我們知道其他靈長類動物,馬達加斯加的狐猴是冬眠的,所以我們可能有所需的基因組成。"
當然,如果我們做到了,也同樣會面對動物們會出現的缺陷,比如記憶缺失。"也許我們可以讓宇航員進入冬眠,但是當他們醒來的時候,他們可能不知道他們是誰或要幹什麼了。"
即使不可能讓人類冬眠,通過模仿冬眠的過程也可以幫助治療人類疾病。
當動物冬眠時,它的器官會出現病變:肺部哮喘和大腦表現出阿爾茨海默氏症的跡象。但醒來時,冬眠的動物們就會扭轉這些變化,一切都恢復正常。Henning 將之比作喝了10罐能量飲料,所以能快速恢復健康。
例如,2008年的一項研究顯示,北極熊冬眠期間不會失去骨質——它們是唯一不會出現的哺乳動物。野生懷孕的北極熊被發現能比棕熊更好地經受為期6個月的冬眠。我們不知道究竟是怎麼回事,但瞭解這一機制可以幫助人類研究和治療骨質疏鬆症。
到目前為止,這些療法理論都還在非常早期的階段。冬眠似乎可能對我們有益,即使我們可能永遠沒法做到這一點。
熱帶地區的食品供應相當恒定。這意味著我們不需要靠冬眠來逃避惡劣的環境條件。然而,科學家越研究熱帶地區,越發現更多的冬眠物種,Ruf說。他剛剛發現侏儒懶猴可以在12月和2月之間冬眠63個小時以上。
這個格外引人注目,因為懶猴是靈長類動物,同一家族中還包括猴子和人類。直到現在人類只發現了三種靈長類動物會冬眠,全部都是馬達加斯加的狐猴屬。侏儒懶猴生活在亞洲大陸上,所以這一發現表明靈長類動物的分佈比人們想像的還要廣泛。
這些都意味著我們熱帶起源可能減少了我們進化出冬眠技能的幾率,但這本身並不能排除這一可能性。
也許同樣重要的是,我們是頂級捕食者,可以解決掉比自己大得多的獵物。我們可能從來沒有利用冬眠逃避天敵威脅的需要。
我們可能體積有點大了。冬眠的動物體型平均來講都很小,平均重量在70克(2.5盎司)。當然這個規則也有例外,最明顯的是熊,但是它們的冬眠不像其他動物那樣"深"。特別是它們體溫降低較少,因為要熱身的話需要很多能量。
反正有一長列的因素促使動物們冬眠,而人類不用。
冬眠也有缺點。例如,冬眠動物基本上是免疫系統不工作,所以存在感染的風險。
冬眠似乎也影響記憶。2001年,維也納大學的Eva Millesi培訓一組地松鼠穿過迷宮。冬眠後它們記憶變差,也忘記他們學到過什麼。
但是,這並不能阻止科學家們探索人工冬眠的可能性。
荷蘭格羅寧根大學的麻醉學者Rob Henning正與美國宇航局在這個問題上合作。
他說對未來的宇航員而言,冬眠有兩個關鍵好處。它將減少進入太空時的昂貴供應,也能保護身體的健康。
"最讓空間站宇航員惱火的事莫過於他們每天要進行6小時的體育鍛煉。否則他們的肌肉和骨骼就會萎縮。"
但是在空間站運動並不令人愉快,因為溫度在30度以上,空氣裡都是二氧化碳。如果宇航員們能冬眠,就不需要運動了。"冬眠者可以躺半年,不會造成肌肉萎縮和骨質疏鬆症。"
冬眠可能能挽救生命。
"有報導稱冬眠的黑熊們可以免受輻射損傷,在太空中這是一個非常大的問題。"Henning說。目前人們只能在太空停留一年,超過期限輻射就會開始顯著增加患癌症的風險。"如果人能夠冬眠,身體就能得到保護,就能擔負更久的任務。"
這也能有助於長期的殖民統治。"事實上,在太空是不可能生孩子的,卵子和精子都會受到嚴重的損害,你不可能生下正常的後代。"
聽起來有點像科幻小說裡面的情節,但是Ruf 和Henning 都對冬眠非常有信心。"如果我們搞懂了神經內分泌途徑,總有一天能讓人也冬眠起來。我們知道其他靈長類動物,馬達加斯加的狐猴是冬眠的,所以我們可能有所需的基因組成。"
當然,如果我們做到了,也同樣會面對動物們會出現的缺陷,比如記憶缺失。"也許我們可以讓宇航員進入冬眠,但是當他們醒來的時候,他們可能不知道他們是誰或要幹什麼了。"
即使不可能讓人類冬眠,通過模仿冬眠的過程也可以幫助治療人類疾病。
當動物冬眠時,它的器官會出現病變:肺部哮喘和大腦表現出阿爾茨海默氏症的跡象。但醒來時,冬眠的動物們就會扭轉這些變化,一切都恢復正常。Henning 將之比作喝了10罐能量飲料,所以能快速恢復健康。
例如,2008年的一項研究顯示,北極熊冬眠期間不會失去骨質——它們是唯一不會出現的哺乳動物。野生懷孕的北極熊被發現能比棕熊更好地經受為期6個月的冬眠。我們不知道究竟是怎麼回事,但瞭解這一機制可以幫助人類研究和治療骨質疏鬆症。
到目前為止,這些療法理論都還在非常早期的階段。冬眠似乎可能對我們有益,即使我們可能永遠沒法做到這一點。