發(fā)布日期：2017-09-26
連續(xù)數(shù)月，生活在墨西哥黑暗洞穴中的一種魚(yú)都沒(méi)有食物。在更長(zhǎng)的時(shí)間里——千年來(lái)，它們甚至沒(méi)有光，因此在進(jìn)化過(guò)程中它們的眼睛退化，失去了皮膚色素。
研究人員發(fā)現(xiàn)這種奇怪的生物還有一種怪癖。為了在食物稀少的環(huán)境中生存下來(lái)，它們進(jìn)化出了將營(yíng)養(yǎng)轉(zhuǎn)化為能量的極端方式。這些特征形成了諸如血糖大幅波動(dòng)的狀況，在人類中，這是Ⅱ型糖尿病的前兆。但在這些洞穴盲眼魚(yú)中，這種變化是適應(yīng)性的，并非疾病。這些穴居魚(yú)類過(guò)著長(zhǎng)壽而健康的生活。
美國(guó)哈佛大學(xué)醫(yī)學(xué)院遺傳學(xué)家Cliff Tabin指出，了解這些魚(yú)類如何在這些不良癥狀下保持健康，或有助于形成治療人類糖尿病的新療法。Tabin研究了這些特征，并在近日于加拿大西南部城市卡爾加里舉行的泛美國(guó)進(jìn)化生物學(xué)學(xué)會(huì)就此做了報(bào)告，他和同事已經(jīng)獲得了穴居魚(yú)如何擁有這種能力的線索。
在人類和其他哺乳動(dòng)物中，Ⅱ型糖尿病的首個(gè)跡象是血糖控制較弱。這種情況之所以發(fā)生是因?yàn)榧?xì)胞抵抗胰島素——標(biāo)志細(xì)胞從血液中吸收葡萄糖的荷爾蒙。如果問(wèn)題不斷發(fā)展，會(huì)發(fā)展為全面的糖尿病，使血糖水平每1/10升達(dá)到140毫克甚至更高，導(dǎo)致器官衰竭、血管漏液、神經(jīng)受損以及高度中風(fēng)和心臟病風(fēng)險(xiǎn)。這些疾病每年在全球?qū)е?40萬(wàn)人死亡。飲食、藥物和胰島素注射是目前的治療方法，但它們經(jīng)常不能發(fā)揮作用。（體重減重手術(shù)成為近來(lái)的另一種治療方案，但也存在手術(shù)風(fēng)險(xiǎn)。）
這種穴居魚(yú)類—— 墨西哥麗脂鯉明顯指明另一種治療方案。這種魚(yú)在大約100萬(wàn)年前從河流被沖入洞穴。那是巨大的環(huán)境改變。河流充滿了食物，但洞穴中僅有季節(jié)性洪水沖來(lái)的食物—— 一些小型甲殼水棲類生物以及泥土中的分解物質(zhì)和碎屑。洞穴中沒(méi)有光，因此沒(méi)有植物或光合作用，且水中的氧氣也很少。但那里也沒(méi)有魚(yú)類的捕食者。“在洞穴中，好消息是沒(méi)有捕食者會(huì)吞掉你。壞消息是你也沒(méi)有吃的東西。”Tabin說(shuō)。
因?yàn)檫@種魚(yú)類連續(xù)多月沒(méi)有食物，研究人員猜想它們進(jìn)化出一種可以有效將卡路里儲(chǔ)存為脂肪的代謝方式。為了驗(yàn)證該想法，Tabin和團(tuán)隊(duì)對(duì)比了這種穴居魚(yú)和在實(shí)驗(yàn)室中飼養(yǎng)在類似環(huán)境下的河魚(yú)。他們發(fā)現(xiàn)，這種穴居魚(yú)的確會(huì)比其河流近親儲(chǔ)存更多脂肪。它們還有著更大、脂肪更多的肝臟，這類似于人類與糖尿病相關(guān)聯(lián)的脂肪肝疾病。“但你不會(huì)看到這種魚(yú)類的肝臟被損壞。”Tabin說(shuō)，“這非常奇怪。”
在這些健康魚(yú)類中發(fā)現(xiàn)前糖尿病征兆讓Tabin觀察了他們新陳代謝的另一個(gè)方面。血糖控制是其中之一。當(dāng)河魚(yú)被喂食葡萄糖時(shí)，他看到胰島素開(kāi)始控制它們的血糖水平。但穴居魚(yú)的血糖水平卻直線上升。然后，在饑餓階段，穴居魚(yú)的血糖水平又降低到破紀(jì)錄水平。“在人類中這會(huì)導(dǎo)致糖尿病，但穴居魚(yú)卻并未如此。”Tabin說(shuō)。
進(jìn)一步觀察這種魚(yú)的肌肉（大部分血糖的消耗物）表明，穴居魚(yú)在細(xì)胞和生物化學(xué)層面均可抵抗胰島素。在給其同樣量的胰島素之后，河魚(yú)肌肉細(xì)胞會(huì)比穴居魚(yú)肌肉吸收更多的葡萄糖。
基因分析表明了其后存在的原因：這種魚(yú)的胰島素受體基因有一種獨(dú)特的突變，有助于它增加體重。Tabin和團(tuán)隊(duì)利用基因工程方法，將穴居魚(yú)的胰島素受體植入常見(jiàn)的斑馬魚(yú)體內(nèi)。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，那些魚(yú)比普通的斑馬魚(yú)更加健康。“我們發(fā)現(xiàn)穴居魚(yú)很多經(jīng)過(guò)自然選擇而發(fā)生變化的基因在參與新陳代謝。”并未參加這項(xiàng)研究的明尼蘇達(dá)大學(xué)的Suzanne McGaugh說(shuō)，他曾研究過(guò)穴居魚(yú)群的基因組。
這些發(fā)現(xiàn)表明，穴居魚(yú)類已經(jīng)進(jìn)化出一種極端“節(jié)儉”的代謝機(jī)制。但它們?nèi)绾翁舆^(guò)食物處理過(guò)程中的負(fù)面效應(yīng)呢？或許這些魚(yú)類“出現(xiàn)了共同進(jìn)化，這些因素讓與低血糖控制、脂肪肝和胰島素抗性等相關(guān)聯(lián)的問(wèn)題對(duì)它們無(wú)效。”Tabin實(shí)驗(yàn)室原博士后、斯托瓦斯醫(yī)學(xué)研究所實(shí)驗(yàn)室負(fù)責(zé)人Nicolas Rohner說(shuō)。換言之，這些穴居魚(yú)的進(jìn)化啟發(fā)了糖尿病和肥胖癥等疾病的潛在療法。
來(lái)源：科學(xué)網(wǎng)
