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盲眼洞穴鱼进化成耐饿、不断饥饿、肥胖但健康。新的研究表明,他们与一些肥胖人群有着共同的基因突变。
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根据哈佛医学院遗传学家主持的一项新的研究表明,MC4R基因突变的盲鱼洞穴鱼,已经适应了每年饥饿和暴饮暴食轮回的周期性变化,相同的基因突变发生在某些胃口超级大的肥胖人群里。
研究结果揭示了更多的关于脊椎动物如何进化到具有一个又一个不同代谢,可以洞察人类的肥胖与疾病之间的关系。
“我们都知道,不同的人有不同的代谢,摄入不同数量的饮食增加他们的体重,”该研究的资深作者Clifford Tabin如是说。
“与洞穴鱼有关的工作使我们看到了自然环境下代谢为什么和如何进化不同的例子,”他说。“我们在鱼中看到的一些机制可能对人体新陈代谢乃至人类健康都能产生一些有益的影响。”
盛宴和饥荒
顾名思义,墨西哥洞穴鱼生活在墨西哥东北部黑暗的、独立的洞穴里。从他们与地表住宅的同胞们分离独立出来后的成百上千年的漫长时光中,他们在各个方面都适应了他们所处的恶劣环境。
没有光线,他们逐渐失去了眼睛和色素沉着。食物很少,他们对饥饿很有抵抗力。
洞穴鱼可以忍受好几个月没有食物,它们储存了大量的脂肪并使其燃烧得更慢。
“这些鱼非常非常的胖——比地表上的鱼胖得多,”该研究的共同第一作者,Tabin实验室博士后研究员Nicolas Rohner说。“虽然它们是活跃的,它们的新陈代谢更慢了。”
Rohner和共同第一作者,Tabin实验室的研究生Ariel Aspiras,发现在实验中禁食两个月后,洞穴鱼减少了地表同类鱼重量的一半。三个月后,洞穴鱼还是“很不错”,而地表鱼累则开始死亡。
“我们认为,洞穴鱼可以存活更长的时间,由于其巨大的脂肪储备,”Rohner说。
首先,洞穴鱼是怎么变胖的?
进一步的调查显示,一些洞穴鱼群进化到超级大的胃口,所以当食物变得足够多,也许就是每年一次的洪水扫来的,洞穴鱼可以毫无限制地大吃特吃,储存尽可能多的脂肪以供它们可以维持到下一次的盛宴来临。
虽然洞穴鱼睡眠时间极度匮乏,“这种模式可能类似于冬眠的动物,因为它们长时间地以储存的脂肪为生,”Rohner说。当然,他补充道:“研究冬眠的熊比鱼更难懂。”
值得注意的是,尽管洞穴鱼那么胖,它们仍然过着长寿、健康的生活。这个团队希望调查清楚这是怎么一回事,希望有一天能帮助肥胖的人群。
胖,但是健康
该研究小组分析了分别从几个不同的洞穴以及周围地表河流取来鱼的基因,以便找出哪些基因突变可能导致代谢、体重和食欲方面的差异。
大多数洞穴鱼都有MC4R基因突变,该基因是已知受瘦素(一种抑制食欲的激素)和人类大脑中的胰岛素共同调节的基因。
“这是你维持能量平衡的关键组成部分之一,”Aspiras解释说。“当人们尝试节食或改变他们的体重时,你的大脑中就有调节器进行调节试图让你保持在当前的体重。MC4R就是其中之一。”
实验室MC4R缺如的小鼠严重肥胖且不断感觉饥饿。在人类, MC4R基因突变——其中包括一些与洞穴鱼相同的——是最常见的单基因引起的遗传性肥胖。
Rohner和Aspiras发现突变似乎降低了洞穴鱼基因的活性,刹住了它们的食欲抑制成分。虽然这对人类来说可能是灾难性的——MC4R基因突变的孩子会一直在吃而不能停止——它已被证明对于鱼来说是有利的。
从前,它也可能对人类是有利的。甚至在现代肥胖流行之前,人类作为一个物种,相对而言,“非常胖,”Rohner指出。“我们的进化是有选择性的,但我们不知道为什么会这样。了解这些鱼是如何胖的可以最终帮助我们了解我们自己该如何去做。”
“有些事情带给我很多困扰——即我们不得不时时刻刻都与吃喝甜腻东西这种冲动做斗争,而这是因为我们的进化史,”他补充说。“也许我们可以找出原因,可以利用这些洞穴作为一个模型系统,我相信,有一天我们会找到一种方法来抵制这种冲动。”
Rohner和同事可以肯定有其他基因在洞穴鱼身上起作用;比如说,MC4R基因突变并不能完全解释食欲或鱼的脂肪肝增加。他们现在正在寻找其他突变,这可能反过来预示着对影响人类代谢和肥胖的基因的探索。