大象为什么不长毛: 为什么裸鼹鼠不怕痛
为什么裸鼹鼠不怕痛
裸鼹鼠其实并不是的,在它们的身体两侧,从头到尾长着大约40根像猫的胡须一样的长毛。这些长毛并不是皮毛的残余,而是对触觉极其敏感的触须,触动其中任何一根触须,都能让裸鼹鼠把头伸向刺激点。裸鼹鼠终生生活在黑暗的地下,眼睛派不上用场,就是靠这些触须来辨认方向的:前进时,裸鼹鼠摆动头部,后退时,则摆动尾巴,都是为了让触须触摸到隧道壁,就像我们在黑暗的地道中用手扶着墙壁走一样。它们的眼睛高度退化,几乎完全丧失了视觉,大脑皮层中负责视觉的区域也大大减小,被改为用于感受触觉了。
几年前,这个现象引起了伊利诺伊大学芝加哥分校的汤姆斯?帕克(thomas j. park)等人的兴趣。他们想:既然裸鼹鼠的触觉如此敏感,它们的皮肤中会不会含有什么特殊成分?实验的结果出乎意料,在裸鼹鼠的皮肤中没有发现多了什么成分,反而发现少了一种基本的化学物质——p物质。
p物质是什么物质呢?它也是意外发现的产物。1931年,英国生理学家戴尔(henry dale,1875~1968)在研究神经递质的作用(他因此在1936年获得诺贝尔奖)。当时已知的神经递质是乙酰胆碱。戴尔让其研究生冯?欧拉(ulf von euler,1905~1983)做一个实验,证明小肠释放的乙酰胆碱能刺激小肠的收缩。冯?欧拉发现,从兔子的小肠提取出来的溶液的确能引起小肠收缩。为了证明收缩是由乙酰胆碱引起的,冯?欧拉又加入药物阿托品。阿托品能阻断乙酰胆碱的作用,如果收缩是乙酰胆碱引起的,就会被阿托品抑制住。然而小肠还在收缩,这就说明在小肠提取液中另外还有一种能刺激小肠收缩的物质。冯?欧拉和实验室的另一名研究人员随后发现,这种活性物质在脑组织里最多。他们把它从编号“p”的制剂中提取了出来,又不知道那究竟是什么东西,就把它叫做p物质。这个临时乱叫的名称后来就沿用了下来。
p物质作为一种神经递质,有多项功能,最主要的一项功能是把疼痛信号从周围神经传导到中枢神经,从而在大脑皮层中产生痛觉。既然裸鼹鼠体内没有p物质,是不是就意味着它们对疼痛没感觉了呢?如果我们用手去触摸一个温度在45摄氏度以上的炽热灯泡,就会感到烧痛而立即缩手。在手上涂一些辣椒素再去摸热灯泡的话,反应会更厉害。但是裸鼹鼠的脚掌对热灯泡无动于衷,涂上辣椒素也不起作用。
为了证明裸鼹鼠对疼痛的麻木是由于缺乏p物质导致的,帕克等人往裸鼹鼠的脚掌中注射进疱疹病毒。这些疱疹病毒经过了改造,加了能制造p物质的基因。疱疹病毒沿着脚掌里的神经末梢迁移,几天后跑到了脊髓附近的神经细胞中,躲在那里制造p物质。不出所料,这些接受了“基因疗法”的裸鼹鼠有了正常的痛觉,它们的脚掌一碰到热灯泡,立即就缩了回去。
痛觉虽然很讨厌,对动物的生存却是至关重要的。例如,如果我们对热产生的痛失去了知觉,碰到炽热的物体不知道缩手,皮肤就会被烫伤。那么,是什么原因让裸鼹鼠丧失了p物质,变得不怕痛了呢?
不怕痛有时也有好处,比如,在战斗中受伤不觉得痛的话,就不会退缩。裸鼹鼠在面对天敌入侵时的确非常勇敢,甚至为了保护集体而不惜牺牲自己,是否这就与它们不怕痛有关?不过,这种情形毕竟不是经常发生,裸鼹鼠值得为此而牺牲痛觉的种种益处吗?
裸鼹鼠也有可能不是为了不怕痛而失去痛觉的,不怕痛可能只是一个副作用。p物质还有其他功能,其中一个功能是让血管舒张。在特殊的生活环境中,这一功能可能会危及裸鼹鼠的生存。裸鼹鼠动则几十只、上百只挤在一块儿,又是在地下,呼出的二氧化碳难以扩散,这样,环境中二氧化碳的浓度很高。在其他哺乳动物中,高浓度的二氧化碳会导致p物质被释放到肺血管中,使肺血管舒张,发展下去就会导致肺水肿、死亡。也许,正是为了能在高浓度二氧化碳的环境中安然生活,裸鼹鼠才丧失了p物质?帕克等人做的实验表明,裸鼹鼠由于没有p物质,对二氧化碳有极强的忍受能力。在二氧化碳浓度达到15%时,小白鼠就出现了严重的肺水肿;但是二氧化碳浓度增加到50%,裸鼹鼠仍没有出现肺水肿的迹象。
为了研究某种蛋白质的功能,有时需要用到“基因剔除技术”,把制造该蛋白质的基因剔除掉,看看动物体内少了这种蛋白质后,会出现什么变化。这项技术的发明者2007年获得了诺贝尔奖。不过,不用我们人类费心,裸鼹鼠自己就剔除了p物质,它天生就是研究p物质功能的很好材料,可以用它来阐明疼痛机理,发现镇痛方法。基础研究看似无用,但在研究过程中经常会有有用的意外发现。人们对裸鼹鼠的研究,本来只是出于对一种有着奇异习性的有趣动物的好奇,谁能想到这竟能衍生出有望造福人类的实用价值?</p>
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