左夫团队的结果作为封面文章发表在《细胞通讯》上。
■本报记者王昊昊
肥糯,萌可爱,龅牙,站着打架...近两年,关于土拨鼠的表情包和短视频在网络上开始流行。
八年前,左夫第一次在野外遇到了一只土拨鼠。
当他在西藏旅行时,他被这种“又大又可爱”的动物迷住了。但作为一名动物行为生态学家,他对土拨鼠一无所知。他随便查了一下,发现虽然有大量叫喜马拉雅旱獭的家伙,但是国内外的相关研究却出奇的少。
为什么土拨鼠这么「不受欢迎」?经过对左夫的仔细了解,得知这种“萌货”暗藏危险,令科研人员敬而远之。
经过两年的犹豫,左夫开始了对土拨鼠的研究。日前,他的团队“曝光”了土拨鼠不为人知的“体重管理秘籍”,研究成果以封面文章的形式发表在《细胞通讯》上。
为什么科学家不想“触摸”土拨鼠?
作为中南林业科技大学的教授,左夫致力于金丝猴的研究已有20多年。他是中国唯一对四只金丝猴进行生态研究的学者。
“行为生态学提出了很多科学假说,但是金丝猴是濒危物种,不可能抽血甚至解剖,所以不可能通过动物实验来验证假说。”左夫说,他的团队一直在寻找与金丝猴在习性和分布区域上相似的物种。
土拨鼠像金丝猴一样分布在高海拔地区,它们的食物受季节变化的影响,但它们的运动模式不同——一种喜欢在地下打洞,另一种喜欢住在树上。
但是为什么关于土拨鼠的中英文研究资料那么少?左夫专门咨询了中科院西北高原生物研究所的专家。原来,看似无害的土拨鼠是鼠疫等病原体的天然宿主,其体外寄生虫是鼠疫的传播者,因此研究人员在解剖研究它时有感染鼠疫的风险。
那要不要开展研究?“我当时做了很长时间的思想斗争,因为一旦不得不做,就要考虑整个团队的安危。”左夫说,考虑到医疗保健和防护的不断改善,鼠疫的发现和治疗不再是问题。犹豫了两年多,他终于决定试一试。2017年,左夫带领团队正式开始了对四川阿坝州若尔盖草原土拨鼠的研究。
一开始队员们都很紧张,每次接近土拨鼠都全副武装。然而他们逐渐发现,只要保护好,土拨鼠并没有想象中那么危险。到目前为止,团队中没有人因为研究土拨鼠而生病。
在3000多米的高空,上演了“极限挑战”。
论文的共同第一作者、中南林业科技大学博士生包,目前正在若尔盖草原观察草原土拨鼠。晚上7点多,《中国科学报》记者给包打电话时,他刚刚结束一天的科研工作回到当地畜牧兽医站的住处。
那天,当地最高气温18摄氏度,最低气温只有7摄氏度。包强子脱下穿了一天的羽绒服,准备烤一把火,然后和同伴们一起做晚饭。因为来阿坝时间不长,还有些高原反应。
土拨鼠分布在青藏高原、甘肃、四川、云南等地。由于交通和野外条件的原因,团队选择了四川省阿坝州若尔盖县班尤乡畜牧兽医站,主要研究范围为若尔盖草原。目前,该团队有三名当地研究人员研究土拨鼠的警觉行为、能量代谢机制和体温调节机制。
"我主要研究土拨鼠的能量代谢机制."包强子说,研究地点海拔约3600米,夏天下冰雹是常有的事。10月到4月初是雪季,恰逢土拨鼠的冬眠时间。也就是说,半年左右就可以进行土拨鼠研究。
在这里,研究人员少则一个月,多则三个月。当地藏民只养牦牛,不卖肉。他们要想改善伙食,只能去县城。“因为海拔高,吃的东西经常是生的,所以我们最常吃的就是泡面、火腿、萝卜一锅炖,最容易熟。”包说:
2016年硕士毕业后,包做了几年中学数学老师。但作为一名生命科学专业的学生,他一直想通过科研做一些对社会有用的事情,最终选择了考博。
2020年9月,包从长沙出发,途经成都、汶川,第一次来到若尔盖。“这里的第一课是学会适应地震。因为我们地处地震带,地震频繁,路上遇到了小地震。”而且,即使出发前接受过野外研究训练,面对追来的藏獒,他还是很害怕。“现在好多了,基本能应付了。”鲍笑着说道。
板友乡畜牧兽医站年久失修。下雨时,房子到处漏雨。老鼠是常客,这里没网没电很正常。“村里的水不方便,没地方洗澡。有一次因为洗澡差点感冒,所以基本上每隔一个月去县城买菜都要洗澡。”包强子说,生活上的不便是可以克服的,最重要的是做研究时遇到高原毒蛇、狼等危险动物。
包向记者讲述了在若尔盖最难忘的经历。那是2021年3月,大约在土拨鼠结束冬眠前一个月。包于当年3月抵达若尔盖,首次观察土拨鼠冬眠后的生活习性。来之前虽然知道当地在下雪,但没想到会下这么大,暴风雪甚至持续了一个多星期。
当时零下十几度,雪早就没过靴子了,村里的路口都封闭了。“最后几天,我把带的食物都吃光了,只能整天蜷缩在被子里等雪停,减少能量消耗。”包说:
他那时候不懂藏语,平日忙着做实验,和藏民接触不多。此外,牧民居住在分散的地方,经常离家在外。“直接吃雪容易冻伤。一般需要融化后再喝,但雪水里有牛粪等杂质,容易拉肚子,只能忍渴挨饿。”几天后,暴风雪停了,包出去寻找食物。
与记者交谈时,包总是有些担忧。“我怕说困难太多会成为学校招生的‘减分’章,吓走一部分学生。”但他也肯定了这是一项很有意思、很有用的研究,受这些苦不算什么。“希望有更多的人加入这个团队,让人们更多地了解土拨鼠。”
揭开土拨鼠的“私生活”
网上经常有两只土拨鼠打架的视频。左夫告诉记者,他们之所以上演“锁喉”和“拳击战”,往往是为了抢夺配偶或生存领域。为了度过冬天,它们需要在短时间内获得大量脂肪,有时“互斗”也是一种以运动和玩耍为目的的“把戏”。
那么,左夫的团队还有什么有趣的发现呢?
他们观察了六个一夫一妻制的交配群体;两个一夫多妻的种群,即一个雄性有一个以上的雌性配偶,每个雌性都会产生后代;以及三个一夫多妻群体,即一个雌性与一个以上的雄性交配,每个雄性都有后代。这证实了土拨鼠“作弊”的现象。2022年底,这一成果发表在《当代动物学》上。
那么,他们为什么要“作弊”呢?“我们还在分析规律,可能与人为干扰有关,也可能是因为当地人口增加了。当然也有可能是‘隔壁老王’基因好,所以更受欢迎。”对左夫说。
发表在《细胞通讯》上的封面文章进一步揭示了这样一个秘密:土拨鼠会在短时间内增重并储存脂肪过冬,但无论它们有多胖,都不会得脂肪肝。
土拨鼠在冬眠期间通过消耗体脂来维持基础代谢,因此它们需要在活跃期积累足够的脂肪来快速增重。但是在土拨鼠生活的环境中,食物的季节变化是非常大的。他们的肝脏如何适应脂肪的快速堆积?
左夫的团队发现,不饱和脂肪酸是土拨鼠体重增加的主要原因,但哺乳动物无法自行合成这种脂肪酸,需要从外部获取。他们进一步研究发现,土拨鼠在育肥阶段,可以通过上调肠道细菌中的厚壁菌来合成不饱和脂肪酸,以弥补食物的不足。
在肝脏中,虽然通过显微镜检查发现了脂肪聚集的现象,但是转氨酶没有明显的波动,提示没有肝损伤。转录组分析表明,参与脂肪酸分解和胰岛素水平降低的途径被上调,这可能是脂肪积累和保护肝脏免受损伤的原因。
“一般来说,土拨鼠不能通过外部食物快速增重,但体内有一个器官可以通过上调肠道细菌中的厚壁菌合成不饱和脂肪酸来增重。但它长胖再快也不会得脂肪肝,因为它有‘克’脂肪肝的基因。”进一步向左夫解释。
土拨鼠可以快速增重,那么我们是否可以逆转这个过程,帮助肥胖者快速减肥呢?左夫的团队将继续围绕这一方向进行深入研究。他们希望这一课题能为非酒精性脂肪肝的研究和治疗提供新的思路。
相关论文信息:
https://doi.org/10.1016/j.celrep.2023.112718
https://doi.org/10.1093/cz/zoac079
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