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都沒有食物。在更長的時間里——千年來，它們甚至沒有光，因此在進化過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，它們進化出了將營養(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中，這種變化是適應(yīng)性的，并非疾病。這些穴居魚類過著長壽而健康的生活。
美國哈佛大學(xué)醫(yī)學(xué)院遺傳學(xué)家Cliff Tabin指出，了解這些魚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進化生物學(xué)學(xué)會就此做了報告，他和同事已經(jīng)獲得了穴居魚如何擁有這種能力的線索。
在人類和其他哺乳動物中，Ⅱ型糖尿病的首個跡象是血糖控制較弱。這種情況之所以發(fā)生是因為細胞抵抗胰島素——標志細胞從血液中吸收葡萄糖的荷爾蒙。如果問題不斷發(fā)展，會發(fā)展為全面的糖尿病，使血糖水平每1/10升達到140毫克甚至更高，導(dǎo)致器官衰竭、血管漏液、神經(jīng)受損以及高度中風和心臟病風險。這些疾病每年在全球?qū)е?40萬人死亡。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)成為近來的另一種治療方案，但也存在手術(shù)風險。）
這種穴居魚類—— 墨西哥麗脂鯉明顯指明另一種治療方案。這種魚在大約100萬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。洞穴中沒有光，因此沒有植物或光合作用，且水中的氧氣也很少。但那里也沒有魚類的捕食者。“在洞穴中，好消息是沒有捕食者會吞掉你。壞消息是你也沒有吃的東西。”Tabin說。
因為這種魚類連續(xù)多月沒有食物，研究人員猜想它們進化出一種可以有效將卡路里儲存為脂肪的代謝方式。為了驗證該想法，Tabin和團隊對比了這種穴居魚和在實驗室中飼養(yǎng)在類似環(huán)境下的河魚。他們發(fā)現(xiàn)，這種穴居魚的確會比其河流近親儲存更多脂肪。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。“但你不會看到這種魚類的肝臟被損壞。”Tabin說，“這非常奇怪。”
在這些健康魚類中發(fā)現(xiàn)前糖尿病征兆讓Tabin觀察了他們新陳代謝的另一個方面。血糖控制是其中之一。當河魚被喂食葡萄糖時，他看到胰島素開始控制它們的血糖水平。但穴居魚的血糖水平卻直線上升。然后，在饑餓階段，穴居魚的血糖水平又降低到破紀錄水平。“在人類中這會導(dǎo)致糖尿病，但穴居魚卻并未如此。”Tabin說。
進一步觀察這種魚的肌肉（大部分血糖的消耗物）表明，穴居魚在細胞和生物化學(xué)層面均可抵抗胰島素。在給其同樣量的胰島素之后，河魚肌肉細胞會比穴居魚肌肉吸收更多的葡萄糖。
基因分析表明了其后存在的原因：這種魚的胰島素受體基因有一種獨特的突變，有助于它增加體重。Tabin和團隊利用基因工程方法，將穴居魚的胰島素受體植入常見的斑馬魚體內(nèi)。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，那些魚比普通的斑馬魚更加健康。“我們發(fā)現(xiàn)穴居魚很多經(jīng)過自然選擇而發(fā)生變化的基因在參與新陳代謝。”并未參加這項研究的明尼蘇達大學(xué)的Suzanne McGaugh說，他曾研究過穴居魚群的基因組。
這些發(fā)現(xiàn)表明，穴居魚類已經(jīng)進化出一種極端“節(jié)儉”的代謝機制。但它們?nèi)绾翁舆^食物處理過程中的負面效應(yīng)呢？或許這些魚類“出現(xiàn)了共同進化，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)的問題對它們無效。”Tabin實驗室原博士后、斯托瓦斯醫(yī)學(xué)研究所實驗室負責人Nicolas Rohner說。換言之，這些穴居魚的進化啟發(fā)了糖尿病和肥胖癥等疾病的潛在療法。
來源：科學(xué)網(wǎng)
