“用進(jìn)廢退”，這是自然進(jìn)化中顛撲不破的真理。動(dòng)物們深諳此道，不敢荒廢，但唯有墨西哥洞穴魚(yú)是個(gè)特例。當然，一意孤行也讓它付出了慘痛的代價(jià)，永遠的失去了眼睛。由于它們生活在非常缺乏藻類(lèi)食物的環(huán)境中，體態(tài)很胖。
最近，一個(gè)研究團隊調查了這種魚(yú)的情況，發(fā)現與引起人類(lèi)胰島素抗性的機制相同。該研究近日已發(fā)表在《Nature》上。
胰島素是由胰 腺產(chǎn)生的激素，能夠幫助調節血糖水平。當我們吃東西時(shí)，身體會(huì )將碳水化合物轉化為葡萄糖，為身體提供能量。胰島素會(huì )與肌肉、脂肪和肝細胞表面的受體結合，引發(fā)它們從血液中攝取葡萄糖。這會(huì )使血糖回到正常水平，這個(gè)過(guò)程中，一部分葡萄糖作為能量，另一部分會(huì )以糖元的形式存儲供以后使用。如果長(cháng)時(shí)間沒(méi)進(jìn)食，血糖水平就會(huì )下降，胰 腺會(huì )釋放另一種激素——胰高血糖素。它恰恰起到相反的作用，告訴肝 臟和肌肉將糖元轉化為葡萄糖并將其釋放回血液中，從而恢復正常的血糖水平。這個(gè)維持平衡的過(guò)程稱(chēng)為內穩態(tài)。
糖尿病有不同的形式，但所有的糖尿病都使胰島素無(wú)法正常工作，導致血液中的葡萄糖過(guò)量。這對于人類(lèi)來(lái)說(shuō)是危險的，但是對于其他的物種卻有助于生存。
墨西哥脂鯉魚(yú)（Astyanax mexicanus）有兩個(gè)不同的種群組成。一種生活在河道中，外表銀灰色，能夠接觸到陽(yáng)光普照的水域（有眼睛）。另一種則是粉色的盲眼魚(yú)，生活在黑暗地表下的洞穴中，長(cháng)期缺少食物。過(guò)去有關(guān)該魚(yú)的研究表明，對視力正常且正在發(fā)育中的洞穴魚(yú)來(lái)說(shuō)，維持視力需要消耗的能量要比它們在失明狀態(tài)下高出15%。在惡略的生存條件下，那些能夠降低視覺(jué)能力的個(gè)體通常會(huì )在自然選擇中幸存下來(lái)。
圖片來(lái)源：Riddle et al./Nature
過(guò)去還有科學(xué)家曾觀(guān)察到，在經(jīng)歷饑餓時(shí)，這些洞穴魚(yú)的體重會(huì )比河道中的同類(lèi)下降得少得多。導致這種現象的原因有幾個(gè)，包括晝夜代謝節律減少、代謝率降低和體脂升高，但是這背后的遺傳改變仍然是個(gè)謎。
美國Stowers醫學(xué)研究所的Nicolas Rohner和生物學(xué)家Misty Riddle領(lǐng)導的這個(gè)研究團隊通過(guò)一段時(shí)間的研究后確定，這種洞穴魚(yú)體內進(jìn)化出胰島素受體的突變體，不會(huì )與胰島素結合。
研究人員在實(shí)驗室中培養了這兩種墨西哥脂鯉魚(yú)，并對它們的血糖進(jìn)行監測。他們發(fā)現，在喂食和短期禁食之后，洞穴魚(yú)的血糖水平都比河道魚(yú)高。
然而，在經(jīng)歷21天的長(cháng)期禁食之后，洞穴魚(yú)的血糖水平卻比河道魚(yú)下降得低得多。這表明，洞穴魚(yú)血糖水平內穩態(tài)的調節非常糟糕。
為了研究這背后的遺傳機制，研究人員使用過(guò)去測序的基因組數據，檢查了胰島素通路中所有已知基因序列之后，他們發(fā)現河道魚(yú)和洞穴魚(yú)的胰島素受體基因的編碼差異，而這個(gè)編碼與胰島素抗性相。
這種突變使得氨基酸殘基脯氨酸被亮氨酸替代。這種基因變化與一種已知罕見(jiàn)疾病有關(guān)，即Rabson-Mendenhall綜合癥，其特征是嚴重的胰島素抗性。
盡管患有高血糖癥和脂肪肝這兩種與2型糖尿病都有關(guān)聯(lián)的疾病，但是這些洞穴魚(yú)在14歲的時(shí)候表現出的衰老癥狀卻比生活在河道中的同類(lèi)要更少。它們的生育能力也沒(méi)有差異，這表明容忍饑餓的進(jìn)化“代價(jià)”對于生理健康來(lái)說(shuō)很輕微。
這意味著(zhù)，洞穴魚(yú)可能已經(jīng)進(jìn)化出了補償機制來(lái)保持健康的。盡管這種基因突變會(huì )對人體造成有害的健康影響。研究人員表示，這些潛在的機制非常值得進(jìn)一步研究。
研究人員在論文中寫(xiě)道：“我們利用洞穴魚(yú)模型進(jìn)行了類(lèi)糖尿病葡萄糖穩態(tài)失調的病理學(xué)研究。此外，我們的結果表明，在關(guān)鍵的代謝通路中可能進(jìn)化出極端的生理指標，以適應極端的環(huán)境挑戰。”
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