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不能曬太陽會怎么樣?會和無慘一樣嗎?

2020-04-20 01:47 作者:biokiwi  | 我要投稿

本文作者:無奶樹 | 公眾號:biokiwi

本文關(guān)鍵詞?鬼滅之刃 維生素D 洞穴生物 裸鼴鼠


去年大火的動畫《鬼滅之刃》給了不少人很深的印象,最近其原作漫畫劇情似乎也逐漸進入了尾聲(可能并不是)。

動漫講述了一個賣炭少年為了拯救成為鬼的妹妹,成為了鬼殺隊的一員,并不斷與鬼斗爭的故事……

2019年大熱動畫《鬼滅之刃》

這里面的鬼有著很強的戰(zhàn)斗力,如果被砍傷了還能再生,還能長生不死。只有用特殊武器砍下頭顱才能徹底抹殺他們。此外,他們還有一個巨大的弱點——不能見光。

他們的最終源頭,是統(tǒng)率全部鬼的鬼王——鬼舞辻無慘,而不能見光的他,畢生最大的夢想就是能曬曬太陽,在太陽下自由地奔跑(???)。

而被動漫虐的心態(tài)崩潰的觀眾,內(nèi)心經(jīng)常也想著,要讓無慘去曬曬太陽。

長得很像邁克爾杰克遜的鬼舞辻無慘(圖源:鬼滅之刃)

而作為一個生物狗,總會思考一些奇怪的問題:為什么鬼會出現(xiàn)不能見光的特點呢?而且還能長生不老?要是人不能曬太陽會怎么樣?什么動物見不得光?

誒誒,后面兩個問題我能回答!


最直接的影響

假想一下,如果讓你突然失去太陽,最直接的影響會是什么?

答案是,你將再也長不高,并可能成為一個瘸子,最后終身在輪椅上度日。


在進一步解釋之前,我們先講個歷史故事。

1800-1900年前后,歐美工業(yè)革命進展得轟轟烈烈,工業(yè)化城市中工廠的濃煙導致城市見不到太陽。這導致當時很多的孩子得了佝僂?。?strong>他們長不高,骨骼發(fā)育也不正常,膝蓋還會奇怪地彎曲。當時在大工業(yè)城市中(比如美國波士頓),患病率可以達到80%。

圖中中間的孩子是正常小孩,左右的孩子患有佝僂?。▓D源:Holick M F.)

當時的醫(yī)生對此也很頭大:他們發(fā)現(xiàn)這些疾病在大城市的孩子很常見,而住在印度、中國(當時工業(yè)不發(fā)達的地區(qū))的孩子就不會得這種病。


后來,到了1920年左右,醫(yī)生們發(fā)現(xiàn),讓這些孩子們進行日光浴治療,經(jīng)過幾個月之后病情就開始好轉(zhuǎn)了。而后科學家發(fā)現(xiàn)如果吃了照過紫外線的食物,疾病也會有所好轉(zhuǎn)。

再后來人們發(fā)現(xiàn),這些孩子之所以會出現(xiàn)佝僂病,與維生素D2密切相關(guān)。所以人們就開始在各種食物,尤其是牛奶中加入維生素D2,甚至還有往啤酒里加維生素D2的操作。在美國,佝僂病到了1940年左右也基本就消失了。

不少人熟知的AD鈣奶,就是添加了維生素A和維生素D(圖源:京東)

相信看到這,不少讀者應(yīng)該想起來陽光對人的一個重要作用——合成維生素D。

簡單來說,缺乏陽光的照射會導致體內(nèi)無法合成維生素D,進而影響了身體對鈣的吸收。如果是正在發(fā)育的小朋友,可能就會導致佝僂癥;而對于成年人可能就會導致骨質(zhì)疏松等骨骼疾病。

所以會很容易發(fā)生骨折、骨碎,那也就成了個瘸子了。

至于具體維生素D怎么影響骨骼,這里面的生化過程有億點點復雜,感興趣的同學可以自己查閱后面的參考文獻,這里就不多說了(圖片翻譯自Holick M F.)

而除了維生素D,還有很多體內(nèi)物質(zhì)的合成,比如褪黑素合成,也是需要陽光刺激的。

有研究將斑馬魚飼養(yǎng)在完全黑暗的環(huán)境,發(fā)現(xiàn)基本上全部斑馬魚都發(fā)生了脊椎彎曲的現(xiàn)象,研究者猜測這可能和褪黑素或者維生素D有關(guān)系。

脊柱彎曲的斑馬魚,上圖是從洞穴里抓獲的(洞穴也是黑暗環(huán)境),下圖則是在黑暗條件培養(yǎng)的(圖源:Torres-Dowdall J, et al.)

那為什么動漫里的無慘和鬼們沒有變成瘸子呢?

我猜他們可能是經(jīng)常吃魚肝油,或者吃魚(認真思考.jpg)。

維生素D雖然早在幾億年前就有浮游植物能夠合成了,但是目前還是很難找到充足的自然來源,只有諸如沙丁魚、鮭魚等含油較高的魚類中會富含維生素D。其實維生素D最早被發(fā)現(xiàn)也是從魚肝油中提取出來的。這也是為什么會建議老年人適當食用魚肝油,來降低骨質(zhì)疏松的風險。

魚肝油好像都長得差不多(圖源網(wǎng)絡(luò))

不過這是給無慘的建議,大部分人所需的維生素D主要還是來自于陽光,所以沒事出門走兩步還是很重要的(對于最近經(jīng)常宅在家的各位也建議適當多吃點魚)。

如果補充過量的維生素D,反而對身體有害。歐洲就曾經(jīng)出現(xiàn)過牛奶中的維生素D濫用導致嬰幼兒生病,所以現(xiàn)在歐洲大多數(shù)國家禁止了乳制品中維生素D的添加。

根據(jù)2012年的一份綜合分析結(jié)果來看,可能中國大多數(shù)人的維生素D還是有點缺乏的,不過畢竟也是好幾年前的數(shù)據(jù)了,具體缺不缺可能要看個人以及身體檢查的情況來判斷。


見不到光的動物后來怎么樣了

說完維生素D,我們再換個思路,有沒有什么終日不見光的生物呢?這方面科學家們研究得比較多的是洞穴生物,尤其是。

一方面是因為洞穴,尤其是深處的洞穴終日暗無天日,是一個完全自然的無光環(huán)境,而另一方面魚類的行動受限,不像昆蟲或者哺乳動物有跑出洞穴的機會,它們一旦進入洞穴這輩子可能就出不來了。

洞穴環(huán)境示意圖(圖翻譯自Debra Ronca.)

非常神奇的是,這些動物都有一個類似的特點——他們都瞎了,還變白了。


你現(xiàn)在肯定有很多問號,科學家也是。于是有研究者抓了魚在實驗室培養(yǎng),并且觀察他們的發(fā)育過程,進行基因組分析。

他們發(fā)現(xiàn),和正常的魚差不多,洞穴魚最開始也是有眼睛的結(jié)構(gòu)的,而逐漸長大的過程中眼睛的各個組件,比如晶狀體、視網(wǎng)膜都沒長起來。

或者可以說說,長著長著就沒了。

圖中展示了地表魚類(上)和洞穴魚(下)的眼睛發(fā)育差別,可以看到最開始他們都有眼睛的結(jié)構(gòu),而隨后發(fā)育出現(xiàn)了差異,洞穴魚的眼睛就長沒了,這主要是細胞凋亡導致的(圖源:Protas M, Jeffery W R.)

如果在胚胎時把洞穴魚和地表魚的眼睛組織換一下,發(fā)現(xiàn)本來應(yīng)該的正常的地表魚瞎了,而洞穴魚又長出了眼睛。

這也進一步說明這是一個“命中注定”的事情——洞穴魚會瞎是天生的,而且也是在胚胎時就決定了,而不是在洞穴里呆著呆著就瞎了。


而除了眼睛,這些魚還會變白。

我們知道皮膚顏色主要是由于黑色素的積累造成的(比如曬太陽就會促進黑色素合成,皮膚會變黑),而研究者發(fā)現(xiàn)洞穴魚合成黑色素的基因發(fā)生了突變,本來黑色的魚變得偏棕色甚至完全白色。

這么一想比如動漫里的鬼,或者我們熟知的吸血鬼等等都很白呢(等等,僵尸怎么算?)。

當然,每個人合成黑色素能力也不同,曬黑的效果也有不同,這就是由基因決定的(圖源:輕音少女)

除此之外,洞穴魚也有比如更強的嗅覺、觸覺,更長的鰭,更強的感知能力等等。而對于為什么洞穴生物會發(fā)生這樣的變化,也一直是一個難以解答的難題。


早在達爾文在描述進化論的時候,就提到說這不涉及自然選擇,而可能是這些生物的一種“廢棄”(disuse)機制。

確實,自然選擇是指在環(huán)境影響下,不適宜生存的個體被淘汰:那即使是黑暗環(huán)境,多個眼睛也好歹說不定能看清點東西,怎么說沒就沒了呢?


現(xiàn)在的你可以先對達爾文大喊一句:“時代變了大人!”因為那個時候的達爾文還不知道基因的存在,也不知道基因會隨機發(fā)生著突變和重組。

歷史的巧合使得這兩位生物學奠基人(左圖達爾文,右圖孟德爾)未能相遇,達爾文也錯失了知道基因的機會(圖源:Wikipedia)

科學家發(fā)現(xiàn),基因的突變不會立刻顯示出來,因為有一種HSP90蛋白,像緩沖劑一樣控制基因突變積累而不會表現(xiàn)出來。


打個比方,比如張三本來加班到晚上九點,心里不爽想罵人,同事過來安慰張三“沒事沒事,這不水水就九點了”。

結(jié)果這時老板突然說今天你要加班到凌晨4點,那安慰都沒用了,張三直接開罵暴走。


基因突變可能也存在著這樣一個緩沖,在地表的時候眾多基因會產(chǎn)生突變,比如張三基因突變了導致眼睛變小,但是HSP90這個同事過來安慰一下,就把這些突變控制住了。

結(jié)果魚突然被丟到洞穴里,不少基因心態(tài)就崩了,HSP90沒控制住,有些突變就會暴露出來。而黑暗的洞穴里眼睛沒那么重要還浪費能量,這些已經(jīng)存在的小眼睛基因張三基因,也就最早爆發(fā)出來。

張三基因突變罷工了,結(jié)果眼睛變小,反而節(jié)約了能量,有利于魚在黑暗的洞穴中生存下來。

研究得最多的洞穴魚Astyanax mexicanus (上圖為洞穴外品種)(圖源:nature)

不過除了比較公認的進化的解釋,也有其他的假說,比如可能只是一群魚到了洞穴里,沒瞎的循著光游走了,就只剩下瞎的魚(越想越覺得這個說法似乎也很有道理)。

這個問題也需要更進一步的探究和驗證才能找到答案吧。


其實這個動物更像鬼

在一系列不怎么見光的動物中,最值得大書特書的其實是一種嚙齒類動物——非洲的裸鼴鼠


如果非要找一種生物和動漫里的鬼作比較,裸鼴鼠應(yīng)該是當之無愧的:

  • 沒有什么痛覺,被酸刺激不會感到疼痛;

  • 有著極長的壽命,可以活到35年,而一般的嚙齒類只能活到4歲,那這就相當于人類的幾百歲了;

  • 承受異常的高溫;

  • 幾乎不會得癌癥;

  • 他們甚至有和螞蟻、蜜蜂類似的社會關(guān)系,即一只雌鼠類似王,還有若干雄鼠,以及眾多無法生育的工鼠(和可以傳代的鬼王、十二鬼月及眾多鬼似乎有異曲同工之妙);


可能差別比較大的是他們的外貌:

小別致長得真東西(相比之下無慘好看多了,圖源:science)

因為抗癌、長壽、超強的生存能力,裸鼴鼠雖然長得不咋樣,但是卻長期是科學家們的掌上明珠。

因為和人都是哺乳動物,裸鼴鼠的基因組和人也比較像(80%-93%相似性),所以科學家一直想在裸鼴鼠身上找到抗癌和長壽的答案。


科學家發(fā)現(xiàn)裸鼴鼠體內(nèi)的玻尿酸(是的,就是你在護膚品里經(jīng)常聽到的那個)含量比普通小鼠和人類多五倍。開始科學家猜測這應(yīng)該和裸鼴鼠生活中狹窄的地洞,需要玻尿酸使皮膚更有彈性。

但是實驗發(fā)現(xiàn),將玻尿酸分解掉,會導致裸鼴鼠產(chǎn)生腫瘤,這似乎也給科學家提供了抗癌的新思路(不過目前還沒有進一步研究,所以多擦玻尿酸并不能抗癌)。


此外比如不同于人類的抑癌基因,以及可以準確產(chǎn)生蛋白質(zhì),都給癌癥預防與治療提供了新的思路,裸鼴鼠也因此在2013年還被《科學》雜志評為“年度脊椎動物”(并被吐槽為選美大賽必敗動物)。


除此之外,超強的DNA損傷修復能力、高水平的伴侶蛋白特殊的新陳代謝,使得裸鼴鼠壽命相較其他動物更長,這些機制也逐漸為科學家所研究。

因為神奇的特性,裸鼴鼠一直是科學期刊上炙手可熱的明星,圖為2013年《自然》雜志封面(圖源:nature)

而除了裸鼴鼠,還有很多類似的生物也因為獨特的生存環(huán)境引發(fā)的神奇特性,而被科學家所青睞。

比如另一種生存在洞穴中瞎了的動物,洞螈,據(jù)調(diào)查可以活到100歲;大象因為含有超多的抑癌基因也成為了抗癌研究的方向……


我們看似戰(zhàn)勝了自然,實則還是在向自然學習。


不過話說回來,如果現(xiàn)今出現(xiàn)了鬼舞辻無慘,其他科學家不好說,生物學家應(yīng)該會希望搶到一點血或者細胞,來研究它的種種特性,說不定人類就跟著長生不老,無慘也能在夕陽下奔跑了(認真思考.jpg)。


陽光看似只是那樣暖洋洋地曬在我們身上,卻不知自然其實在這里花費了多少心思。

也許照到你身上的那縷陽光,看似平平無奇,其背后蘊含了多少我們不知道的反應(yīng),又蘊含著多少的神奇的進化過程呢?

而我們又能學會多少呢?


參考資料:

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  • Torres-Dowdall J, Karagic N, Plath M, et al. Evolution in caves: selection from darkness causes spinal deformities in teleost fishes[J]. Biology letters, 2018, 14(6): 20180197.

  • Debra Ronca. How Cave Biology Works? Howstuffworks.?science.howstuffworks.com

  • Protas M, Jeffery W R. Evolution and development in cave animals: from fish to crustaceans[J]. Wiley Interdisciplinary Reviews: Developmental Biology, 2012, 1(6): 823-845.

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  • Kai Kupferschmidt. Naked mole rats defy the biological law of aging. Science. doi:10.1126/science.aat1320


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