有些生物會竭盡全力只為節省一點能量。以盲眼墨西哥穴居魚為例;這種超高效的動物為了生存,消耗的能量比地表水中的同類少近 30%,而且它以一種相當有趣的方式實現了這一點,一項新的研究表明。
根據瑞典隆德大學的研究人員的說法,盲眼墨西哥四須魚或穴居魚(Astyanax mexicanus) 透過放棄晝夜節律來節省能量。隆德大學生物學系的博士後研究員達米安·莫蘭表示,晝夜節律有時被稱為內部時鐘,它可以幫助許多生物——包括動物、植物、真菌甚至某些細菌——協調它們的行為和生理機能與晝夜週期。
這個時鐘透過控制新陳代謝(即維持健康細胞和分解分子以獲取能量的化學反應)來發揮其最重要的功能之一。莫蘭告訴 Live Science,晝夜節律有助於確保這些反應發生在生物最需要能量之前。[圖片:盲眼穴居魚的非凡進化]
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莫蘭說:“製造蛋白質和幫助我們消化、奔跑或看到事物所需的東西需要時間,因此透過擁有一個適應環境的時鐘機制,你可以在需要時提前做好新陳代謝的準備。”他補充說,人類在睡覺時會這樣做。
但研究人員發現,與大多數生物不同,盲眼墨西哥穴居魚不使用晝夜節律來控制它們的新陳代謝。科學家們在比較穴居A.mexicanus和地表棲息的A. mexicanus的代謝率或耗氧率後瞭解了這一點。
研究人員將這兩種魚暴露在模擬 24 小時一天的明暗條件下,以及完全黑暗的條件下。他們發現,地表棲息的魚在白天消耗更多的氧氣,即使在沒有任何白天光線的情況下也是如此。
莫蘭說:“這和你或我被關在黑屋子裡幾天的情況一樣。”“我們會表現出這種迴圈,因為我們體內有這種時鐘。”
然而,穴居魚沒有表現出相同的行為。研究人員發現,無論是在白天還是黑夜,這條魚消耗的氧氣量大致相同。透過放棄控制新陳代謝的晝夜節律,盲眼墨西哥穴居魚在 24 小時內消耗的能量比其地表棲息的同類少近 30%。
莫蘭說:“我們知道它們節省了很多能量,如果你生活在洞穴裡,這很好,因為洞穴往往食物有限。”盲眼墨西哥穴居魚已經進化出了其他獨特的特徵,使其更適合生活在漆黑的環境中。最值得注意的是,這種生物沒有任何眼睛。
但莫蘭和他的同事們目前最感興趣的是內部時鐘的缺失。他們並不孤單。今年早些時候,倫敦大學學院和墨西哥國立自治大學的研究人員在《自然通訊》雜誌上發表了一項研究,該研究同樣表明盲眼墨西哥穴居魚缺乏正常的晝夜節律。
莫蘭說:“我們不僅對動物的晝夜能量使用知之甚少,我們甚至不知道如何看待沒有這些晝夜節律的動物。”“我們傾向於假設這些節律總是具有適應性,它們服務於一些非常重要的目的。但是,在沒有這些迴圈的動物身上會發生什麼?這是一個真正的難題。”
新發現今天(9 月 24 日)發表在期刊PLOS ONE上。
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