吸血蝙蝠在小型跑步机上奔跑,揭示了它们是如何代谢血液的

知新了了 2024-11-08 09:13:17

如果你曾经想过,“哎呀,我真想在跑步机上看到一些吸血蝙蝠,”那么我们有科学为你提供帮助。这正是一组科学家所做的。

这项新的研究揭示了吸血蝙蝠是如何最大限度地利用它们的主要食物来源 —— 从它们赖以为生的哺乳动物身上吸吮血液的。

令人着迷的是,结果显示了它们所吃血液中氨基酸的代谢能力。此外,他们并不需要很长时间就能做到这一点。吸血蝙蝠可以在几分钟前消耗的一顿血的推动下快乐地奔跑。

这使得吸血蝙蝠确实成为一种非常不寻常的动物,因为大多数脊椎动物主要依靠碳水化合物和脂质代谢来获取能量。但这种能力也确实出现在动物界的其他地方 —— 在无脊椎动物中,比如吸血的采采蝇。

众所周知,在哺乳动物中,低强度的有氧运动主要由脂质提供能量。随着运动强度的增加,对碳水化合物作为燃料的依赖也在增加。这些燃料源被氧化生成三磷酸腺苷(ATP),这种分子为活细胞提供能量。

吸血蝙蝠究竟是如何从它们富含蛋白质的饮食中产生ATP的还不清楚。但多伦多大学的生理学家朱莉娅·罗西和加拿大麦克马斯特大学的肯尼斯·韦尔奇意识到,他们可以利用吸血蝙蝠的一个特征来找到答案。

与其他蝙蝠不同,吸血蝙蝠非常擅长在地面上奔跑。因此,他们认为可以把蝙蝠放在跑步机上,测量它们在不同强度运动时的氧气摄入量和二氧化碳排放量,以测量它们的新陈代谢。而且,由于蝙蝠暂时生活在实验室里,研究人员可以控制它们的食物摄入量,以确定新陈代谢是如何工作的。

他们在伯利兹捕获了24只野生成年吸血蝙蝠,并将它们分成几组。一组9只蝙蝠被喂食富含亮氨酸的牛血,亮氨酸是一种必需的氨基酸(哺乳动物不能合成),可以帮助建立和修复人类的肌肉。第二组12只蝙蝠被喂食富含甘氨酸的牛血,甘氨酸是一种非必需氨基酸,可以帮助构建胶原蛋白,并充当神经递质。

通过将氨基酸中的普通碳交换为一种相对独特的同位素,他们可以追踪到化合物在蝙蝠体内分解时元素发生了什么变化。

剩下的一组喂食没有添加氨基酸的牛血,为运动蝙蝠的二氧化碳产量提供一个基线。

喂食后,每只蝙蝠都被放在跑步机上,这是为这项研究定制的。有三种运动强度:10米每分钟,20米每分钟,30米每分钟。跑步机逐渐增加到每个目标速度,当蝙蝠沿着传送带奔跑时,它的呼吸就会被记录下来。在最高速度下,它们甚至可以在空中跳跃。

一旦蝙蝠完成了它们的奔跑,研究人员就分析了它们消耗氧气和产生二氧化碳的速度,这一比例通常被用作代谢燃料使用的指标。

同位素显示,氨基酸代谢产生的二氧化碳几乎立即出现在跑步机上蝙蝠的呼吸中。这表明,这些动物能够迅速有效地利用它们最近的蛋白质食物,而蚊子等昆虫需要更长的时间来代谢它们赖以为生的血液中的氨基酸。

有趣的是,喂食富集血液的蝙蝠对必需氨基酸和非必需氨基酸没有区别。他们小小的身体充分利用了所提供的资源,不管这些资源是什么。

研究人员写道:“我们的研究结果表明,吸血蝙蝠通过这些和相关代谢途径的通量的主要增强已经进化为一种适应,以有效利用大量摄入的燃料(即血液蛋白质和氨基酸),这标志着脊椎动物和无脊椎专性血食性动物趋同进化的一个显著例子。”

在这项研究中,没有蝙蝠受到伤害。然而,当它们被放回野外时,它们的体型可能会稍微好一点。

这项研究发表在《生物学快报》上。

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