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倉鼠、松鼠對低溫感覺較遲鈍 或有助冬季生存

2017/12/20 — 17:23

背景圖片來源:Jannes Pockele / FLICKR

背景圖片來源:Jannes Pockele / FLICKR

與老鼠不同,松鼠和金倉鼠會冬眠,而耶魯大學生物學家比較後,更發現牠們的感冷神經元與其他齧齒動物不同,令牠們對低溫感覺較遲鈍。研究已刊於《Cell Reports》。

研究人員首先在松鼠、金倉鼠和小鼠的實驗箱內分別放置兩塊恆溫板:一塊維持在 30°C 左右,另一塊則界乎於 0–20°C。所有動物均可在箱內自由走動。研究人員發現小鼠會選擇較暖的恆溫板,但松鼠和金倉鼠則沒有特別偏好較暖的恆溫板——除非溫度下降至 5°C  以下。

研究人員初時懷疑松鼠和金倉鼠對感冷細胞較少,所以有這種行為。然而,當他們檢驗松鼠和金倉鼠的感冷細胞後,發現數量與其他動物相若。其後,他們發現問題可能是源自控制神經元活動的離子通道 TRPM8 。

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一般情況下,TRPM8 變得活躍會引致冷凍或痛楚感覺。因此,小鼠的 TRPM8 活動會在溫度下降時,隨之上升。相反,松鼠和金倉鼠的 TRPM8 對冷凍氣溫感覺不如小鼠般敏感,即使溫度下跌到 20°C ,TRPM8 也不太活躍。

為找出 TRPM8 與動物行為關係,研究人員再分析 TRPM8 的胺基酸序列,並嘗試重新改造松鼠的 TRPM8 ,變異當 6 組基因後,抽出來的 TRPM8 對低溫變得敏感。
有趣的是,松鼠和金倉鼠室平日活躍時,對溫度的敏感度也相對低。就以十三間松鼠為例,牠們可在 2°C 低溫下生存最多 6–9 個月。這類動物會演化出此種反應,有機會是是為了減少低溫感覺對身體造成的壓力,從而增加生存機會。

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研究人員之一的神經生理學家 Elena Gracheva 就認為,這是松鼠和金倉鼠多年演化而來的變異,令牠們可以進入及維持冬眠狀態。假若牠們如一般動物般對低溫敏感,低溫時就會嘗試取暖,而無法冬眠;無法冬眠也會令牠們更易被其他捕獵者捕食,生存機會減少。為更了解冬眠機制,研究人員將會繼續了解這類動物在更低溫度下,行為和分子機制的轉變。

原文:
Phys.org, Hibernating squirrels and hamsters evolved to feel less cold, 19 December 2017

報告:
Matos-Cruz, V., Schneider, E.R., Mastrotto, M., Merriman, D.K., Bagriantsev, S.N. & Gracheva, E.O. (2017). Molecular Prerequisites for Diminished Cold Sensitivity in Ground Squirrels and Hamsters. Cell Reports, 21, 12. DOI: 10.1016/j.celrep.2017.11.083

文/Edward Ho、審核/Alan Chiu

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