本文是《动物》(Animalia)栏目的一部分,该栏目探索动物的奇妙而迷人的世界,以及我们欣赏、威胁和依赖它们的方式。
鼩鼱在沙滩上蹦蹦跳跳,把它柔软的小身体拉向右、左、右、左。
几秒钟后,它就找到了藏在沙盒里的奖品:一种由蚯蚓、粉虫和其他肉混合而成的美味食物。
为了快速解决迪娜·德赫曼实验室的难题,鼩鼱不仅需要知道它的食物藏在哪里。另一件令人震惊的事情发生在它的脑海里。它必须重新长出自己的大脑。
“这是一种疯狂的动物,”德国马克斯·普朗克动物行为研究所的行为生态学家德赫曼说。“我们可以从鼩鼱身上学到很多东西。”
为了为食物匮乏的深冬做准备,许多动物放慢脚步,在寒冷中睡觉,或者迁移到温暖的地方。
不是普通的泼妇。为了在寒冷的月份里生存下来,这种动物会吃掉自己的大脑,使大脑减少多达四分之一,直到春天才会重新长出大部分大脑物质。
大脑和其他器官随季节收缩和扩张的过程——被称为德内尔现象——允许动物在温度下降时减少消耗卡路里的组织。研究人员已经在其他小型、高代谢哺乳动物的头骨中发现了季节性收缩,包括黄鼠狼和最近发现的鼹鼠。
鼩鼱令人难以置信的大脑萎缩不仅仅是一种生物学上的好奇心。了解这些动物是如何恢复脑力的,可能有助于医生治疗人类的阿尔茨海默氏症、多发性硬化症和其他神经退行性疾病。
健康科学与技术副教授约翰·德克·尼兰(John Dirk Nieland)说:“一开始,我不能完全理解它。”他目前正在研究一种药物,旨在模仿鼩鼱改变人类大脑的化学反应。
“他们的反应和回应方式真的很神奇,”他补充说。
几十年来,很少有科学家理解奥古斯特·德内尔1949年发现的含义。
德内尔出生在华沙,在纳粹入侵波兰之前,他的早期职业生涯是研究鸟蛋,后来他对欧洲海狸和其他哺乳动物的研究中断了。
这位年轻的动物学家在波兰军队服役,尽管他在战争期间仍然致力于他的学术工作。被德军俘虏后,他在战俘营讲授生物学。
战后回到实验室后,他注意到从波兰和白俄罗斯边境的Bia?owieza森林中收集的鼩鼱头骨随着季节的变化而收缩和扩大。
这种高新陈代谢的哺乳动物为了生存,似乎不停地追逐昆虫、蜘蛛、鼻涕虫和蠕虫。从苏格兰高地到西伯利亚苔原,它发出的声音超出了人类的听觉范围,通过聆听回声来导航地下。
与鹿和熊不同的是,鼩鼱体型太小,无法迁徙,冬天来临时也无法冬眠。它们活得快,死得早,平均寿命只有一年多一点。“它们的新陈代谢不会像这样减慢,”德赫曼说。
这使得在圈养环境下研究这种紧张不安的生物非常具有挑战性。
普通鼩鼱是少数几种会咬人的哺乳动物之一,它会散发出一种难闻的气味,可能会吓跑猫和其他捕食者。为了让鼩鼱适应季节变化,摄制组把笼子放在室外。
德内尔自己也在努力笼养和繁殖鼩鼱,尽管他最终成功了。它们的新陈代谢如此之高,以至于德赫曼和她的同事们发现很难给它们注射镇静剂进行扫描。
“我们无法让他们入睡,”她说。“这种击倒状态似乎并不是与生俱来的,因为它们承受不起失去意识的代价,因为它们只会挨饿。”
“他们是小混蛋,”她补充说。
鼩鼱降低脑力的非正统策略可能有助于它们在冬季节省能量,但这是有代价的。
在一系列关于在沙盒中寻找食物的实验中,Dechmann的研究小组发现,在夏季,脑容量较大的鼩鼱在冬季的表现优于脑容量较小的鼩鼱。
“这是一种妥协,”她说。“你的大脑变小了,你节省了精力,但你变得——我不想说愚蠢,但你在解决某些学习任务方面变得不那么擅长了。”
但接下来发生的事情是值得注意的:到了春天,它们的大脑又长回来了,它们解决实验室难题的能力似乎也恢复了。研究小组目前正在测试鼩鼱在乐高积木迷宫中穿行的能力。
“鼩鼱的美丽之处在于,是的,它们会缩小大脑,但我们也看到,在春天,它们可以开始长出大脑,”尼兰说,他也是一家名为2N制药的生物技术公司的联合创始人。
Dechmann说,对于一些动物来说,大脑越小越好这一观点对许多人来说很难接受。她和同事们发表了一项研究,表明一些蝙蝠进化出了更小的大脑,以便飞得更快,之后他们收到了仇恨邮件。他们的论文题为《越大并不总是越好》。
“当时的人们不愿意相信大脑会变小,”她说。“我们的大脑更大,这意味着我们更聪明。”
下一步要弄清楚鼩鼱是如何做到这一点的。Dechmann和Nieland——连同纽约石溪大学的进化生物学家Liliana M. Dávalos——从法国非营利性人类前沿科学计划获得了一笔资助,以资助他们对鼩鼱的研究。
首先,鼩鼱的大脑不会均匀再生。例如,海马体会恢复正常,而新皮层则不会。大脑的这两个部分都有助于记忆。
而遍布大脑的富含脂质的白质似乎正在消失,这表明这种微小哺乳动物的身体可能正在消耗自己大脑的一部分来度过冬天。
帮助大脑传递信息的白质恶化是多发性硬化症和其他神经退行性疾病的症状。
研究人员现在正在寻找导致鼩鼱头部萎缩和再生的蛋白质或其他触发因素。“我们离应用结果还很远,”Dechmann警告说,尽管Nieland的公司目前正在研究一种药物。
如果这些化学物质被发现,尼兰说,“我们也许可以用这些途径来治疗脑部疾病。”
对于Dávalos来说,在欧洲园丁的鼻子底下发现一种动物有如此惊人的能力,这本身就是了不起的。这一发现表明,在亚马逊、刚果和其他地方的雨林中,还有更多的东西有待发现。
“人们研究欧洲动物群有多少个世纪了?她说。“有多少成千上万的科学家一直在寻找,却没有发现这个?”
“想想那些隐藏在那里的神奇的东西,因为我们从来没有看过。”
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