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降低新陳代謝率 會是延年益壽的終極秘訣嗎?

時間:2020-06-11 10:24:55

  被眾人圍觀排便并熱烈歡呼是種什么感覺?最近,這個待遇落到了一種叫大王具足蟲的動物身上。原因無他,只因為它們太能憋了。

  日前,日本三重縣鳥羽市鳥羽水族館內的幾只大王具足蟲時隔兩年再次進行“新陳代謝”,引發了當地媒體及民眾關注。

  緩慢的消化速率代表著緩慢的新陳代謝率。幾只大王具足蟲兩年才出現了一次排便現象,足見這一物種的代謝速率緩慢到何種程度。降低新陳代謝率,會是延年益壽的終極秘訣嗎?

  大王具足蟲排便頻率極低

  來自海底的怪奇生物大王具足蟲,或許是最令人毛骨悚然的蟲形生物之一——它們有兩對觸須,黑漆漆的大復眼由4000只平面小眼組成,它們的嘴有四套顎,平日里靜悄悄地收合在一起,如同一朵含苞待放的花蕾。

  “大王具足蟲是一種長相與潮蟲相似的海洋生物,體長可達50厘米(與家貓近似),是等足目生物中體型最大的,在深海動物中比較難得。它們平時棲息在大西洋深海,以其他海洋生物的殘骸為食。”大阪大學免疫前沿研究中心研究人員夏至說。

  大王具足蟲的食性和生態還有很多謎團未解,甚至對它的排便頻率人們也尚無定論。

  “它們排出的糞便是水溶性的,如果食物被完全消化,何時發生了排便我們也不得而知。不過,在正常情況下,它們的糞便中總會有未能完全消化的食物殘渣,人們可以通過觀察這些殘渣,得知它們的排便情況。”夏至說。

  根據朝日新聞的報道,鳥羽水族館所飼養的大王具足蟲排便頻率極低,館內每次都會有專人進行記錄。此次引起轟動的大王具足蟲排便,是該水族館時隔兩年再次觀察到的。

  鳥羽水族館從2007年9月開始飼養大王具足蟲,自2013年7月以來,陸續有新的伙伴加入,目前共有5只。上次工作人員觀察到它們排便,還是在2018年4月23日,并且其中沒有包含未被消化的食物。

  據該館介紹,此次大王具足蟲排便是在5月12日確認的。因其糞便中含有的未被消化的魚鱗并非水族館作為餌食投喂的東西,也并非周圍魚類遺落,因此工作人員判斷,這些魚鱗應該是它們在入館前吃下去的。

  “雖然不知道具體是哪一只排的便,但足以證明它們是一種代謝相當遲緩的生物,不管是吃還是排便的速度都比較緩慢。”鳥羽水族館負責人學藝員·森瀧丈也說。

  據悉,該館飼養的大王具足蟲,基本上不吃餌食。2019年11月加入被稱為“No.29”的大王具足蟲,經確認到目前為止僅僅吃過2次餌食。另外,2007年9月入館被稱為“No.1”的,在2009年1月最后一次吃過餌食后,5年內沒有再吃,且已經死亡。

  恒溫動物代謝水平顯著高于變溫動物

  新陳代謝在生命活動中起著什么重要作用,不同種類動物之間新陳代謝都有著怎樣的特點?代謝率和動物本身有著怎樣的聯系?

  在科普中國科學百科里這樣解釋“新陳代謝”——其是指機體與環境之間的物質和能量交換以及生物體內物質和能量的自我更新過程,包括合成代謝(同化作用)和分解代謝(異化作用)。

  同化作用令生物體不斷從外界攝取營養物質,并將其加工合成為自身物質;而異化作用則是機體將自身物質不斷分解氧化,產生能量供機體需要,并把代謝中所產生的有毒物質排出體外。

  可以說,新陳代謝是全部生命活動的基礎。然而,不同動物之間的新陳代謝水平有著明顯的差異。

  “動物機體基礎代謝水平的調節是非自主性的。研究表明,恒溫動物的能量消耗要比變溫動物高很多,比如體重相當的狼和鱷魚,基礎代謝速率前者是后者的7倍左右。”中國科學院遺傳與發育生物學研究所高級工程師姜韜在接受科技日報記者采訪時表示,理論上講,代謝活動越旺盛,動物機體對外界環境溫度變化的代償能力就越強,就會對外界環境變化的刺激更耐受。

  姜韜解釋,高于環境溫度的體溫維持,在分子水平上,是靠高耗能的生物化學過程——蛋白質合成和降解形成的空循環(不產生凈物質)實現的,這個過程會不斷釋放出熱量。

  在好萊塢生物類大片里,經常見到有怪物在迅速長大的鏡頭。“且不論這個生長需要同時消耗數倍于體重的食物,單就這么快速的蛋白質合成,產生的熱量怕是會立即把生物體燙熟了。”姜韜說,在生物學家眼里,生物的體型瞬時成倍放大就是個笑話。

  復雜高級的神經活動也高度依賴穩定的溫度,因此隨著智力的高度進化,人類同時也進化出了更強的陳新代謝水平和較為發達的體溫維持能力,一個證據就是人類的汗腺遠比一般高等動物發達。

  “短跑里,人類遠不是兔子、羊、鹿,更不用說獵豹的對手,但是如果較量馬拉松,它們都不是人類的對手,并非是人類的肌肉和心肺功能更強,而是因為人類對于防止體溫過高的控制能力更強大。”姜韜說。

  代謝率是否真的與壽命相關

  此前有科學家認為,新陳代謝率是決定物種壽命的重要指標,代謝率較高的動物相對來說壽命較短。同為兩歲,新陳代謝率低的動物可能只是“黃口小兒”,但代謝率高的動物可能已經接近暮年。

  “物種體型與代謝速率通常有特定的關聯性。由于要最大化利用能量,又要兼顧散熱(體型越大散熱越難),動物進化普遍遵循著‘四分之三定律’,即體型越大,相對代謝速率越慢,并且和體重的四分之三次方成正比。”夏至說。

  打個比方說,如果一只貓的體重是一只老鼠的100倍,那么,相同時間內貓的代謝量只有老鼠的32倍(100的四分之三次方),而非100倍。這就是著名的克萊伯定律。

  “在變溫動物中,以大王具足蟲為代表的深海動物,又將節能減排貫徹到了極致。”夏至說。

  夏至解釋,一般而言,動物體型越小,壽命越短,比如家貓壽命只有十幾年。但是目前比較普遍的觀測結論是,大王具足蟲壽命有40到60年。相對其體型來看,可以說它們的壽命非常長了。而且不光是大王具足蟲,大部分代謝緩慢的物種生命跨度都在幾十年甚至上百年。

  這不禁讓人想到,如果人類也擁有低代謝率,是不是就能延年益壽了?

  “某種程度上來說,的確如此。除了我們在科幻小說中看到的‘人體冷凍’技術(目前已有實驗研究)外,日常場景中也有一些對應的研究。”夏至說。

  比如,已有不少研究顯示,細胞內的能量代謝狀況與壽命的長短存在相關性。有生物學家證實,在不造成營養不良的前提下,將熱量攝入減少到正常水平的70%后,所有參與研究的物種,包括酵母、蠕蟲、蒼蠅、狗以及恒河猴等,壽命都得到了不同程度的延長。

  有科學家就此推測,限制熱量的攝入,可以降低靜息代謝和運動代謝,從而廣泛地預防與年齡有關的疾病,包括癌癥、糖尿病和自身免疫性疾病等。

  “不過,仍有不少學者對限制熱量攝入能夠‘凍齡’延壽的觀點表示質疑。但即便不從代謝角度考慮,低熱量飲食對健康的積極作用也是毋庸置疑的。”夏至說,“各種生物都在以自己的方式在各自領地上生生不息。對這些生物的研究,也終將幫我們更好地了解生命。”

來源: 科技日報  作者:   編輯: bj2020
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