有些生物会竭尽全力只为节省一点能量。以盲眼墨西哥穴居鱼为例;这种超高效的动物为了生存,消耗的能量比地表水中的同类少近 30%,而且它以一种相当有趣的方式实现了这一点,一项新的研究表明。
根据瑞典隆德大学的研究人员的说法,盲眼墨西哥四须鱼或穴居鱼(Astyanax mexicanus) 通过放弃昼夜节律来节省能量。隆德大学生物学系的博士后研究员达米安·莫兰表示,昼夜节律有时被称为内部时钟,它可以帮助许多生物——包括动物、植物、真菌甚至某些细菌——协调它们的行为和生理机能与昼夜周期。
这个时钟通过控制新陈代谢(即维持健康细胞和分解分子以获取能量的化学反应)来发挥其最重要的功能之一。莫兰告诉 Live Science,昼夜节律有助于确保这些反应发生在生物最需要能量之前。[图片:盲眼穴居鱼的非凡进化]
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莫兰说:“制造蛋白质和帮助我们消化、奔跑或看到事物所需的东西需要时间,因此通过拥有一个适应环境的时钟机制,你可以在需要时提前做好新陈代谢的准备。”他补充说,人类在睡觉时会这样做。
但研究人员发现,与大多数生物不同,盲眼墨西哥穴居鱼不使用昼夜节律来控制它们的新陈代谢。科学家们在比较穴居A.mexicanus和地表栖息的A. mexicanus的代谢率或耗氧率后了解了这一点。
研究人员将这两种鱼暴露在模拟 24 小时一天的明暗条件下,以及完全黑暗的条件下。他们发现,地表栖息的鱼在白天消耗更多的氧气,即使在没有任何白天光线的情况下也是如此。
莫兰说:“这和你或我被关在黑屋子里几天的情况一样。”“我们会表现出这种循环,因为我们体内有这种时钟。”
然而,穴居鱼没有表现出相同的行为。研究人员发现,无论是在白天还是黑夜,这条鱼消耗的氧气量大致相同。通过放弃控制新陈代谢的昼夜节律,盲眼墨西哥穴居鱼在 24 小时内消耗的能量比其地表栖息的同类少近 30%。
莫兰说:“我们知道它们节省了很多能量,如果你生活在洞穴里,这很好,因为洞穴往往食物有限。”盲眼墨西哥穴居鱼已经进化出了其他独特的特征,使其更适合生活在漆黑的环境中。最值得注意的是,这种生物没有任何眼睛。
但莫兰和他的同事们目前最感兴趣的是内部时钟的缺失。他们并不孤单。今年早些时候,伦敦大学学院和墨西哥国立自治大学的研究人员在《自然通讯》杂志上发表了一项研究,该研究同样表明盲眼墨西哥穴居鱼缺乏正常的昼夜节律。
莫兰说:“我们不仅对动物的昼夜能量使用知之甚少,我们甚至不知道如何看待没有这些昼夜节律的动物。”“我们倾向于假设这些节律总是具有适应性,它们服务于一些非常重要的目的。但是,在没有这些循环的动物身上会发生什么?这是一个真正的难题。”
新发现今天(9 月 24 日)发表在期刊PLOS ONE上。
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