我们很多人在冬天都会感觉很困倦(说得好像春夏秋不困似的),有的物种很干脆,直接选择冬眠。睡鼠钻到地下蜷缩成一团,成群的蝙蝠撤退到阁楼和洞穴中,熊睡在洞窝里,土蜂钻进地洞,还有刺猬们都蹲在巢穴。
各种各样的动物都冬眠,从昆虫到两栖动物,从鸟类到灵长类。冬眠似乎对它们来说是件好事。
随着天变得越来越短越来越冷,虽然我们偶尔能偷偷懒睡上一天,但是却不能长期睡觉。似乎有点不公平,为啥呢?如果冬眠这么有好处,为什么我们人类不冬眠?
为解释这个,我们首先要搞清楚为什么动物要冬眠。
最明显的原因是冬眠可以避免寒冷。
冬眠就是节省能量的一段超长待机的时间。身体机制慢下来,呼吸、体温、新陈代谢和心率都降低下来。
直觉上动物们就该这么做。环境条件非常恶劣,几乎没有食物,植物越来越少。所以很多动物在夏天的时候就吃得很胖,为冬眠提供足够的脂肪直到醒来。
一只南部非洲的刺猬
对应的,冬眠是经常发生在北半球。南半球大部分的土地在赤道附近,所以冬天很温和。
但这并不是一个必须遵守的规则。一些生活在温暖气候的物种也会冬眠,如马达加斯加的Sibree侏儒狐猴(Cheirogaleus sibreei)和安哥拉、津巴布韦等非洲国家得南部非洲刺猬(Atelerix frontalis)。
还有,冬眠也并不是非得在寒冷的月份。
2015年的一项关于睡鼠研究发现,即使寒冷的月份过去它们也还是会继续冬眠。有些动物会在地下冬眠11.4个月:接近一年,这是所观察到的最长的野生动物冬眠时间。
维也纳兽医大学(University of Veterinary Medicine)研究合著者 Claudia Bieber表示真的是“相当长的缺席”。研究中寒冷的月份范围只有4、5个月。“很显然还有其他原因。”
关键问题似乎是当地欧洲山毛榉树的行为,它们有时会有“桅杆年”,产出很多很多的种子,这是睡鼠的食物。不知怎么,榛睡鼠似乎可以预测将到来是不是桅杆年,如果不是,它们就会呆在地下。
当然还有其他的食物来源,但是榛睡鼠需要额外的山毛榉种子来进行繁殖。“他们可以吃水果,比如苹果,只是活下去这些足够了,但是要繁殖的话却不够,小睡鼠需要足够的脂肪。它们待在地下,跳过这些年来繁殖,可以增加存活率。”
更重要的是,Bieber 认为,榛睡鼠留在地下的另一个原因是:捕食者。
通过待在地下,榛睡鼠可以避免被猛禽和猫头鹰捕杀。“小型哺乳动物死亡的主要原因是被吃掉,如果你出来找饲料就可能被食肉动物吃掉。”潜伏的地下不会散发出任何气味,所以很难找到。
“直到最近人们才认为冬眠除了是为节能、抵御寒冷的天气和食物短缺,现在我们认为这还是为了避免捕食者。冬眠的存活率接近100%。”
不管那个原因更加重要,反正冬眠似乎改变了动物们的生活方式。
2011年的一项研究发现,冬眠的黑熊们生活很慢,以便活下去和活得更久。”所有冬眠的黑熊们似乎会减少每年的繁殖率来提高寿命,冬眠能减慢生活节奏。”
通过改变动物繁殖率,捕食者不得不寻找替代的猎物,这意味着冬眠会影响整个生态系统的工作。
虽然我们对如何以及为什么冬眠进化有了一些好的想法,但我们并不知道冬眠什么时候开始的。
基本上没有化石记录和大量的推测。有人提出可能住在北极附近的恐龙会通过冬眠来度过漫长的冬天。但是,常规冬眠通常会在动物的骨头上留下微观结构的痕迹,2011年的一项极地恐龙化石的研究并没有发现这样的证据。
然而,Bieber表示冬眠和蛰伏显然有数百万年的历史。例如,三大哺乳动物进化出该技能,这些团体在数千万年前分化。这表明至少某些后来进化成人类的动物后裔是会冬眠的。
然而,我们似乎已失去了一些关键的能力。例如,如果太冷我们的心脏不能工作。
我们的心脏对钙会产生收缩反应,如果钙太多就会造成心脏骤停。在一定温度下,人类的心脏无法去除多余的钙,所以就停止了跳动。温度在28°C以下,人类心脏会停止。
相反,能冬眠的动物在体温为1°C时心脏仍然能跳动。它们有特殊的去钙心脏,而人类不行。这就有了新的问题:为什么人类没有这样的心脏?我们的生活方式可能是主要原因。
人类进化是在非洲赤道地区,热带地区的食品供应相当恒定。这意味着我们不需要靠冬眠来逃避恶劣的环境条件。
然而,科学家越研究热带地区,越发现更多的冬眠物种,Ruf说。他刚刚发现侏儒懒猴可以在12月和2月之间冬眠63个小时以上。
这个格外引人注目,因为懒猴是灵长类动物,同一家族中还包括猴子和人类。直到现在人类只发现了三种灵长类动物会冬眠,全部都是马达加斯加的狐猴属。侏儒懒猴生活在亚洲大陆上,所以这一发现表明灵长类动物的分布比人们想象的还要广泛。
这些都意味着我们热带起源可能减少了我们进化出冬眠技能的几率,但这本身并不能排除这一可能性。
也许同样重要的是,我们是顶级捕食者,可以解决掉比自己大得多的猎物。我们可能从来没有利用冬眠逃避天敌威胁的需要。
我们可能体积有点大了。冬眠的动物体型平均来讲都很小,平均重量在70克(2.5盎司)。当然这个规则也有例外,最明显的是熊,但是它们的冬眠不像其他动物那样“深”。特别是它们体温降低较少,因为要热身的话需要很多能量。
反正有一长列的因素促使动物们冬眠,而人类不用。
冬眠也有缺点。例如,冬眠动物基本上是免疫系统不工作,所以存在感染的风险。
冬眠似乎也影响记忆。2001年,维也纳大学的Eva Millesi培训一组地松鼠穿过迷宫。冬眠后它们记忆变差,也忘记他们学到过什么。
但是,这并不能阻止科学家们探索人工冬眠的可能性。
荷兰格罗宁根大学的麻醉学者Rob Henning正与美国宇航局在这个问题上合作。
他说对未来的宇航员而言,冬眠有两个关键好处。它将减少进入太空时的昂贵供应,也能保护身体的健康。
“最让空间站宇航员恼火的事莫过于他们每天要进行6小时的体育锻炼。否则他们的肌肉和骨骼就会萎缩。”
但是在空间站运动并不令人愉快,因为温度在30度以上,空气里都是二氧化碳。如果宇航员们能冬眠,就不需要运动了。“冬眠者可以躺半年,不会造成肌肉萎缩和骨质疏松症。”
冬眠可能能挽救生命。
“有报道称冬眠的黑熊们可以免受辐射损伤,在太空中这是一个非常大的问题。”Henning说。目前人们只能在太空停留一年,超过期限辐射就会开始显著增加患癌症的风险。“如果人能够冬眠,身体就能得到保护,就能担负更久的任务。”
这也能有助于长期的殖民统治。“事实上,在太空是不可能生孩子的,卵子和精子都会受到严重的损害,你不可能生下正常的后代。”
听起来有点像科幻小说里面的情节,但是Ruf 和Henning 都对冬眠非常有信心。“如果我们搞懂了神经内分泌途径,总有一天能让人也冬眠起来。我们知道其他灵长类动物,马达加斯加的狐猴是冬眠的,所以我们可能有所需的基因组成。”
当然,如果我们做到了,也同样会面对动物们会出现的缺陷,比如记忆缺失。“也许我们可以让宇航员进入冬眠,但是当他们醒来的时候,他们可能不知道他们是谁或要干什么了。”
即使不可能让人类冬眠,通过模仿冬眠的过程也可以帮助治疗人类疾病。
当动物冬眠时,它的器官会出现病变:肺部哮喘和大脑表现出阿尔茨海默氏症的迹象。但醒来时,冬眠的动物们就会扭转这些变化,一切都恢复正常。Henning 将之比作喝了10罐能量饮料,所以能快速恢复健康。
例如,2008年的一项研究显示,北极熊冬眠期间不会失去骨质——它们是唯一不会出现的哺乳动物。野生怀孕的北极熊被发现能比棕熊更好地经受为期6个月的冬眠。我们不知道究竟是怎么回事,但了解这一机制可以帮助人类研究和治疗骨质疏松症。
到目前为止,这些疗法理论都还在非常早期的阶段。冬眠似乎可能对我们有益,即使我们可能永远没法做到这一点。
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