饥饿的实验动物往往寿命更长。科学家们一遍又一遍地在从果蝇到小鼠(有时甚至包括灵长类动物)的生物体中看到,减少食物摄入量可以延长研究对象的寿命。但是,野生动物也能从少吃食物中获益吗?如果能,又是为什么呢?一些科学家正试图将他们的实验移出典型的实验室条件来回答这些问题。
几十年前,科学家们提出,饥饿的动物会将其能量从繁殖转移到维持身体,以增加它们度过饥荒时期并在情况好转时繁殖的机会。这一理论被称为适应性资源再分配假说。
对于一些科学家来说,这种解释似乎从来没有道理。野生动物面临着持续的威胁,包括病原体、天气和竞争对手。当生命如此充满危险时,推迟繁殖是没有意义的。此外,饥饿的动物会冒更大的风险去寻找食物,这可能会导致它们更早死亡。“认为野外受到膳食限制的动物更健康或寿命更长,这几乎是荒谬的,”阿拉巴马大学伯明翰分校的进化生物学家 Steven Austad 说。
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在最近的一项预印本研究中,澳大利亚新南威尔士大学的进化生物学家 Felix Zajitschek 和 Russell Bonduriansky 及其同事着手调查这些问题,他们试图复制动物在 实验室环境之外卡路里摄入量下降时会发生什么。他们将果蝇保持在略低于其最佳温度几度的环境中,以模拟这些动物在野外可能遇到的适度压力。饮食受限的寒冷雌性果蝇在仅约 20 天后开始死亡,而许多喂食正常量的果蝇则存活了 100 天或更长时间。即使 Zajitschek 也对当他偏离正常实验室条件时果蝇的死亡速度之快感到惊讶。“老实说,我没想到会有如此强烈的效果,”他说。
研究人员的工作尚未经过同行评审,一些科学家认为,正如预印本研究表明的那样,现在就断言与膳食限制相关的长寿是实验室人为现象还为时过早。“从那里直接得出结论,认为人们之前所做的一切都是人为的,这是一个很大的飞跃,”德国莱布尼茨衰老研究所 - 弗里茨·李普曼研究所的衰老专家 Maria Ermolaeva 说。英国谢菲尔德大学的生物学家 Mirre Simons 也表示同意。“不应过度解读,”他补充道。
不过,有理由认为 Zajitschek 和他的同事可能有所发现。Austad 说,其他研究人员为了回答一些相关问题,补充了野生动物的饮食,“它们从未活得更短”。例如,研究人员给野生鸟类额外食物,以观察这如何塑造它们的社群和捕食习惯。他补充说,当饮食得到补充时,这些动物往往要么寿命相同,繁殖更多,要么寿命更长。
2006 年,Austad 和他的同事发表了他们自己为解决这一难题所做的尝试的结果:他们捕获了野生小鼠,然后在实验室中给它们的后代喂食 限制性饮食,以观察它们的反应是否与在实验室中饲养了许多代的品系相同。无论野生小鼠的后代吃得多还是少,它们的平均存活率都差不多。Austad 并不感到惊讶:实验室小鼠在圈养环境中生活了太久,以至于将它们与野生同类进行比较“就像约克夏犬与狼相比”,他说。
在真正的野生环境中研究膳食限制非常具有挑战性,因为科学家无法阻止野生动物在饥饿时寻找食物。相反,Bonduriansky 和他的同事尝试补充野生 角蝇 的饮食。这些苍蝇——身体大约十分之一英寸长——一生都生活在麋鹿或鹿等动物丢弃的单个鹿角上。该团队用微小的珐琅漆滴标记苍蝇,使其具有可识别性,然后定期捕获标记的苍蝇,在玻璃瓶中喂食它们额外的糖或蛋白质,然后将它们放回野外或留在实验室中。
一些试验表明,与实验室中通常发生的情况相反,户外饲养的苍蝇在吃额外食物时与饥饿的户外同类寿命一样长。但实验经常被打断,例如,当蜘蛛吃掉它们的研究对象时。“不可能得到一个真正可靠的答案,”Bonduriansky 说,但结果让他看到了希望,只要稍加微调,在野外进行可靠的研究将是可能的。
2020 年,Simons 和他的同事发表了一项研究结果,该研究 直接检验了适应性资源再分配假说。研究人员预测,如果饥饿的苍蝇比饮食丰富的同类投入更多精力来照顾自己的身体,那么当饥饿的苍蝇回到丰富的饮食中时,它们会比那些持续喂食丰富饮食的苍蝇表现更好。事实上,该团队发现了相反的情况:在丰富饮食和限制饮食之间交替的苍蝇的死亡率高于一直吃丰富饮食的苍蝇。Simons 说,这项实验是适应性资源再分配假说“对我来说,已经完全过时”的原因之一。
Simons 说,相反,实验室动物在饮食受限时可能会活得更长,因为它们吃的东西——或者它们身体在进食后产生的东西——本身就具有毒性,因此少吃意味着减少毒性。他补充说,目前尚不清楚哪种膳食成分有毒,而且在不同情况下可能会有所不同。Austad 有另一种理论:他认为饥饿的野生动物很可能会开始吃非理想的食物来源,例如覆盖着真菌的谷物,其中一些可能是有毒的。饥饿的动物可能会开启保护免受毒素侵害的细胞途径。这些相同的途径可以保护动物免受身体作为新陈代谢副产品产生的毒素的侵害,这可能会导致衰老。
至于为什么实验室动物和野生动物可能对膳食限制产生不同的反应,Simons 认为问题可能是不同程度的膳食限制在不同条件下效果最佳。例如,有跑轮的小鼠可能不如只是坐着不动的小鼠那样从限制性饮食中获益。动物的个体基因构成和性别也可能影响最佳膳食限制的程度。“你需要滴定,”他说。
有些人坚持限制性饮食,希望活得更长或获得其他健康益处。例如,Zajitschek 和 Ermolaeva 都遵循间歇性禁食方案,其中包括不受限制的进食期和禁食期交替进行。目前尚不清楚这些做法是否能延长人类的寿命,尽管它们可能会带来其他益处,例如帮助保持健康体重或降低血压。英国切斯特大学的生物老年学家 Mark Mc Auley 警告说,任何考虑开始限制性饮食的人都应谨慎。人与人之间存在各种差异。适合一个人的膳食限制程度可能不适用于另一个人。总的来说,关于膳食限制的研究给 Mc Auley 留下了“比答案更多的问题”,他说。
为了充实他们对这种做法的理解,Mc Auley 认为科学家需要在实验室和野外之间找到新的平衡。例如,科学家最近研究了 当果蝇被关在宾夕法尼亚州桃园的网状围栏中时,它们如何适应环境变化。Mc Auley 想知道科学家是否可以使用类似控制的户外环境来研究昆虫或其他动物的膳食限制。无论如何,“我们肯定需要在野外研究这个问题,”他说。