基因缺失解释了吸血蝙蝠的血液饮食

为了在营养贫乏的血液中生存,有时少即是多

Vampire bat with exposed fangs.

哥斯达黎加的普通吸血蝙蝠(Desmodus rotundus)。

吸血蝙蝠——以及它们对血液的传奇嗜好——是噩梦的素材。“本质上它们是活着的德古拉,”德国法兰克福 LOEWE 转化生物多样性基因组中心的基因组学家迈克尔·希勒说。这些微小的蝙蝠生活在中美洲和南美洲的森林和洞穴中,经常捕食牲畜,是唯一完全以血液为食的哺乳动物。希勒和他的同事们对蝙蝠基因组的新研究有助于解释它们是如何在如此营养贫乏的饮食中生存的。

虽然吸血鬼电影将血液视为灵丹妙药,但这种水状液体几乎不含碳水化合物和脂肪,而且卡路里也很少。由于这些缺陷,吸血蝙蝠的胰岛素水平低于其他哺乳动物,每次进食必须喝下高达其体重 1.4 倍的血液才能获得足够的营养。然而,大量饮用血液是危险的,因为它含有高浓度的铁,会对消化道和肝脏造成严重破坏。尽管体重只比一节 AA 电池稍重一点,吸血蝙蝠饮食中摄入的铁含量估计是普通人的 800 倍。

科学家们长期以来一直困惑于吸血蝙蝠如何在如此微薄的饮食中生存。为了回答这个问题,希勒和他的同事们最近使用最先进的测序技术深入研究了这些传奇吸血鬼的基因。他们拼凑并分析了普通吸血蝙蝠(Desmodus rotundus)的基因组,并将其与 26 种其他蝙蝠物种的基因组进行了比较,希望找出帮助吸血蝙蝠消化血液的特定基因。


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他们发表在周五的《科学进展》杂志上的研究结果表明,在饮血的遗传学方面,少即是多。研究人员发现,吸血蝙蝠并没有开发出额外的基因来帮助处理血液,而是与其它物种相比,在进化过程中实际上失去了 13 个关键基因——其中 10 个代表了先前未知的损失。“通常,当我们听到突变破坏基因时,我们会认为这是一个坏主意,”希勒说。“但在本研究中,我们发现失去某些基因有利于适应这种非常特殊的饮食。”

这些被删除基因的影响随处可见,从蝙蝠的大脑到它们的肠道。一些删除导致了胰岛素分泌的减少,由于动物的低糖饮食,胰岛素分泌不再那么重要。其他删除减少了甜味和苦味受体的数量,使蝙蝠对它们舔舐的血液的有害味道不那么敏感。

其中一个删除与吸血蝙蝠奇怪的胃的塑造有关。它形状像一个松软的充气风向袋,专门用于一项任务,费尔利·迪金森大学的蝙蝠生物学家梅丽莎·英加拉说,她没有参与这项研究。“这种形状已经进化到可以像水球一样充满,并尽可能多地排出血液中的水分,这样它们剩下的要消化的就是血液中实际的固体细胞成分,”她说。这意味着吸血蝙蝠必须在进食后立即开始排尿,以排出胃内晃动的所有多余水分,减轻它们的体重。

另一个丢失的基因,称为 REP15,曾经负责将铁留在蝙蝠的血液中,并阻止其进入肠道。如果没有这个障碍,铁就可以渗入肠壁的细胞中。但研究人员假设,这种渗入实际上对蝙蝠有好处。肠道细胞是短命且容易替换的,这意味着蝙蝠可以通过它们的消化系统脱落它们,并将它们以富含铁的粪便排出,而不是让额外的铁继续在它们的血液中循环。

吸血蝙蝠的大脑可能也受益于一个偶然的基因丢失。CYP39A1 基因主要负责降解胆固醇消化的副产物。没有它,蝙蝠大脑中这种所谓的代谢物的水平就会飙升。过去的研究已经确定,较高水平的代谢物负责增加啮齿动物的记忆力、学习能力和社交能力。这可能有助于解释为什么吸血蝙蝠看起来比它们的蝙蝠同类更聪明、更善于社交。

这种潜在的认知提升和增加的社交能力有助于蝙蝠在它们的吸血生活中生存。由于它们营养贫乏的饮食,吸血蝙蝠的能量储备很少,使它们特别容易遭受饥饿。连续几晚不吸血通常是致命的。因此,吸血蝙蝠会通过将血液反刍到同伴的嘴里来帮助饥饿的栖息地同伴。值得注意的是,蝙蝠经常回报这种帮助,向过去帮助过它们的人提供血液。这使得拥有强大的记忆力至关重要。“吸血蝙蝠与彼此之间发展了基于这种相互食物分享的长期友谊,”英加拉说。在吸血蝙蝠充满同情心的世界里,血液是与你关心的人分享的最佳食物。

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