科學家揭開座頭鯨水下憋氣90分鐘之謎

據報道，近日生物學家揭開了深潛哺乳動物，例如巨頭鯨，是如何實現(xiàn)在潛水獵捕食物時，能夠水下屏住呼吸長達一小時的。答案是，它們的血液里有帶電的蛋白質。研究人員認為這項發(fā)現(xiàn)或可能解釋為什么有些海洋哺乳動物能夠進行如此長時間的水下潛水，而其他哺乳動物卻只能維持幾分鐘。

人類在水下屏住呼吸最長時間為19分鐘，這項紀錄是由瑞士自由潛水員彼得·科拉特(Peter Colat)保持的。英國利物浦大學的科學家分析了來自100多個不同哺乳動物物種中一種名為肌紅蛋白的蛋白質的獨特分子特征，這種蛋白質能夠鎖定血液中的氧。

科學家發(fā)現(xiàn)深潛哺乳動物，例如巨頭鯨，體內的肌紅蛋白會帶電。這種帶電導致蛋白質彼此排斥，從而阻止形成大塊，這些大塊會阻礙肌紅蛋白攜帶氧的能力?？茖W家表示這意味著座頭鯨能夠在肌肉里堆積更多的肌紅蛋白，而不影響它們的效率。

這項研究背后的生物學家之一斯考特·米爾西塔（Scott Mirceta）說道：“我們的研究表明在具有高濃度肌紅蛋白的哺乳動物體內，肌紅蛋白增加的電量會引起電拒斥，類似于兩塊磁鐵相同電極之間的排斥?！?/p>

“這就阻止了蛋白質堆積在一起，并使得這些潛水哺乳動物肌肉里儲存氧的肌紅蛋白的濃度繼續(xù)升高。”肌紅蛋白是肉以及血液呈現(xiàn)紅色的原因，在深海獵捕的哺乳動物肌肉里往往能夠發(fā)現(xiàn)異常高濃度的肌紅蛋白。這導致他們的肌肉顏色看起來幾乎是黑色。

這項發(fā)表在《科學》期刊上的研究可以幫助人類提高對蛋白質堆積造成的疾病的理解，例如阿耳茨海默氏病。它還可能幫助研發(fā)人工血液替代品。

帶領這項研究的利物浦大學整合生物學研究所的邁克爾·貝恩布林克（Michael Berenbrink）表示，這使得科學家能夠追蹤哺乳動物的進化歷史。貝恩布林克說道：“我們研究了肌紅蛋白表面的電荷，發(fā)現(xiàn)它在長時間水下潛水的哺乳動物身上存在較多?！?/p>

“我們除了在鯨魚和海豹身上發(fā)現(xiàn)了相同的分子特征，還在兩棲海貍、麝鼠甚至水鼩身上也發(fā)現(xiàn)了相同的特征，對此我們感到非常驚訝，” 貝恩布林克說道，“通過將這些分子特征繪制在哺乳動物的家族樹上，我們將能夠重建現(xiàn)代潛水哺乳動物已經滅絕的祖先身上存儲的肌肉氧?！?/p>

“我們將能夠獲得6500萬年前生活在非洲潛水域的海牛、巖貍和大象常見的兩棲祖先的第一批證據?！必惗鞑剂挚苏f道。