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幼年低氧環境或改變基因 鱷龜無氧冬眠 6 個月

2019/7/8 — 16:06

鱷龜,圖片來源:維基百科

鱷龜,圖片來源:維基百科

鱷龜與不少爬蟲類動物一樣都會冬眠。部份鱷龜更會可匿藏於湖泊冰層下,無需氧氣的情況下冬眠最多 6 個月。刊於《英國皇家學院報告 B 》的研究指,這些鱷龜能在低氧,甚至無氧環境下生存一段長時間的能力,有機會早在胚胎時發展。

鱷龜屬於淡水龜,咬合力更居於動物十強。牠們的舌頭生長得如同蠕蟲般,並可模仿蠕蟲蠕動動作,吸引獵物。只要魚類游入其口中,便會快速咬合捕食。牠們的身體也早已適應在水底低氧環境,更會在水底築巢。

曼徹斯特大學心臟生物學家 Ilan Ruhr 的研究隊伍發現,鱷龜胎兒在氧氣濃度只有 11% 的環境下仍可成長,而極端環境更可長遠地改變牠們的心血管結構和功能。要在低氧環境下正常運作,關鍵是心臟可否繼續為身體提供養份,且移除代謝物。同樣情況下,人類心臟則不可繼續正常運作。

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相反,鱷龜則可容忍較低氧濃度環境。研究人員找來一些幼年大鱷龜 (Chelydra serpentina, common snapping turtle) ,其中一半在 10% 低氧環境下成長,由此嘗試了解牠們與一般大鱷龜在細胞運作的分別。

他們從大鱷龜心臟抽取心肌樣本,並量度細胞在低氧環境下的酸鹼度 (pH) 改變、細胞內鈣質水平,以及一種名為活性氧的單電子還原物 (reactive oxygen species, ROS) 水平。一般哺乳類動物細胞會在重新接觸氧氣後,因 ROS 急速增加而出現損耗,但鱷龜心肌細胞則未見明顯損傷,心肌組織更可繼續正常活動。

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研究人員認為,此發現反映發育期間的氧氣水平會影響鱷龜基因活動,改變了控制 ROS 的機制。一來可保護牠們的心臟免受氧化作用破壞,二來可令心肌持續運作,令鱷龜即使在無氧環境下仍可生存。

有份參與研究的比較生理學家 Gina Galli 指,龜隻與人類心臟結構相似,未來或可找出方法,將類似機制應用於醫療情況下,確保心臟可在低氧環境下仍能生存。

來源:
ScienceAlert, Some Animal Hearts Can Adapt to Survive Without Oxygen, And Scientists Are Intrigued, 5 July 2019

報告:
Ruhr, I. M., McCourty, H., Bajjig, A., Crossley, D.A., Shiels, H.A & Galli, G.L.J. (2019). Developmental plasticity of cardiac anoxia-tolerance in juvenile common snapping turtles (Chelydra serpentina). Proceedings of the Royal Society B, Published Online. DOI: 10.1098/rspb.2019.1072

文/Edward Ho、審核/Alan Chiu

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