用糖供能维持视力？鸟类无氧视觉的400年谜团破解

多年来，视网膜无需血液直接供氧仍能运作的能力，始终是自然界保守最严的秘密。

生物学家终于破解了一个困扰数百年的谜团：为何鸟类视网膜缺乏直接血液供应，却能保持敏锐视力？这意味着鸟类视网膜可以在无氧条件下工作。丹麦奥胡斯大学发现，鸟类通过将眼睛切换至厌氧供能模式，解决了缺氧难题。

永不衰竭的无血视网膜

神经组织尤其是视网膜，是人体能耗最高的组织之一。这些组织通常需要血管持续供氧才能运作。但鸟类视网膜没有血管，这可能是为防止光线散射、提升视觉清晰度进化出的适应性特征。从理论上讲，这些细胞本应死亡——没有血液就没有氧气，而神经组织缺氧数分钟就会衰竭。"根据我们所知的全部生理学知识，这种组织本不可能正常工作，"生物学论文第一作者克里斯蒂安·达姆斯高说。然而，鸟类的视力却胜过地球上许多生物。

经过八年研究，奥胡斯团队终于解开了这个血管悖论。首先回溯历史：自17世纪起，生物学家一直将栉膜视为秘密氧舱——这个梳状突起结构伸入鸟类眼球，学界曾假设它会向周围液体渗氧以维持视网膜存活。事实证明，专家们的假设错了。研究人员指出："栉膜根本不向视网膜输送氧气。"相反，该组织长期处于慢性缺氧状态，这种状态足以导致人类大脑发生严重中风。

无氧状态下的能量之谜

这引出一个关键问题：视网膜如何维持供能？研究团队利用被称为"分子GPS"的空间转录组学技术，绘制了眼球中数千个基因的分布图。研究发现，缺氧的内层视网膜已将从有氧代谢转为无氧糖酵解——即在无氧条件下分解糖类的过程。这是一种极其低效的供能方式，每分子糖产生的能量只有有氧呼吸的1/15。

"这种矛盾又引发新疑问：人体最耗能的组织之一，如何靠如此低效的进程存活？"资深作者延斯·兰德尔·尼恩高质疑道。为解开谜题，研究人员用代谢成像技术追踪糖分运动，发现鸟类视网膜消耗葡萄糖的速度远高于大脑其他部位。这时，长期被误解的栉膜终于显现真正作用。

栉膜的真实角色

栉膜实际是一个高容量的"代谢门户"。它向视网膜大量输送糖分以驱动无氧引擎，同时快速清除乳酸废物，防止这些有毒副产物在无血眼球中积累。"栉膜不是供氧器，而是燃料输入与废物输出的运输系统，"尼恩高解释道。

对脑中风治疗的启示

进化证据表明，鸟类从恐龙祖先那里继承了这种无血视网膜，从而获得了卓越的视觉清晰度。研究团队指出，这一发现可能为治疗人类中风提供潜在的医学蓝图。人类脑中风时，组织会因缺氧和废物堆积迅速死亡，而鸟类却进化出了在此类极端条件下存活的天然策略。"自然界在鸟类身上解决的生理难题，正是导致人类疾病的症结，"尼恩高补充道。未来某天，这项研究或有助于开发在血流受限或中断时保护人脑组织的新策略。

该研究已于1月21日发表在《自然》期刊上。