北京
（来源：科普中国）
转自：科普中国
在高海拔地区，大自然竭尽全力将哺乳动物拒之门外。这里氧气稀薄、气温常年低于零摄氏度，食物也极度匮乏。但有一种哺乳动物却比其他任何哺乳动物更适应高海拔生存，那就是安第斯叶耳鼠。这种小型棕色啮齿动物栖息在智利与阿根廷交界处的尤耶亚科火山顶，海拔6700米，比此前纪录保持者高出了数百米。
图片来源：Marcial Quiroga-Carmona
如今，一项7月9日发表于《科学》的研究，揭开了这类啮齿动物能在极端恶劣环境中安家的秘密。令研究团队意外的是，塑造它们身体特征的环境压力不只是缺氧，这些小鼠似乎还进化出了一套独特的生产方式，用来应对安第斯火山中有毒的食物。
加拿大不列颠哥伦比亚大学的Patricia Schulte评价道：“即便我们自以为摸清了环境选择的各种因素，大自然依旧能给人带来惊喜。”
论文共同通讯作者、美国内布拉斯加大学林肯分校的Jay Storz团队早在2020年就根据登山者报告的线索，在尤耶亚科火山顶发现了四处乱跑的叶耳鼠。Storz说，很难想象“这么小的生物能在这种极端环境中存活”。这里全年气温在零摄氏度以下，氧气含量仅为海平面的44%。此前哺乳动物最高海拔生存纪录由喜马拉雅山脉的大耳鼠兔保持，栖息地高度为6130米。
Storz团队系统研究了叶耳鼠适应高海拔的生理特征。事实上，并非所有叶耳鼠种群都生活在高山上。于是，研究人员对栖息在普纳阿塔卡马高原火山地区的高山叶耳鼠种群，以及生活在智利北部低海拔区域的平原种群进行了比较。在这项研究中，他们共纳入了167只安第斯叶耳鼠。
研究人员在实验室里模拟了低温、低氧的环境，观察两类叶耳鼠的生理反应。结果显示，相比之下，高山叶耳鼠的产热能力更强、氧气摄取效率更高。这两大关键特征能有效防止失温，保障其在高寒山地维持正常生命活动。
这套适应机制似乎和高海拔地区的其他啮齿动物截然不同。这些动物依靠分解碳水化合物来产生热量，因为相比脂肪代谢，碳水耗氧更少，而高海拔地区的氧气十分稀缺。但研究人员发现，高山叶耳鼠以脂肪作为主要能量来源。
其他高海拔啮齿动物依靠血液中的血红蛋白更有效地结合氧气，维持动脉血的氧饱和度，以此适应稀薄空气。而安第斯叶耳鼠却选择了另一条路，通过加大呼吸的通气量来维持动脉血氧水平，但这种方式会破坏血液的酸碱平衡。Storz解释说，叶耳鼠红细胞内的酶可能发生了改变，能够减缓二氧化碳排出速度，以此解决了酸碱失衡问题。
研究团队还对安第斯叶耳鼠的基因组进行了测序，通过统计学分析确定高山种群受自然选择的关键基因。不出所料，他们发现的一些基因与代谢、产热功能相关。但团队还发现，这些叶耳鼠演化出专门的基因适应机制，使其能够吃有毒的食物。像尤耶亚科这样的火山会持续释放重金属与各类有毒物质，而富集毒素的当地植被恰恰是叶耳鼠的食物来源。
美国堪萨斯大学的Allie Graham表示，该研究说明，生物为适应高海拔环境，在克服缺氧之后，下一道生存难关来自生态层面，而不单纯是生理层面的。“极端海拔生存绝不只是对抗缺氧，这篇论文的研究视角让人耳目一新。”
Storz表示，下一步希望能够区分两类演化特征，即哪些是高海拔低压缺氧条件造成的，哪些是火山特殊生态环境带来的适应性结果。
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