人在水底最多能停留幾分鐘,，即使是訓(xùn)練有素的游泳健將也需要頻繁地呼吸空氣,。人類大腦需要源源不斷的氧氣，運(yùn)動(dòng)時(shí)更是如此,。比人類相比,，生活在南極威德爾海的海豹?jiǎng)t不同。海面覆蓋著一層厚厚的海冰,，下面超低的氧氣濃度可以將人快速致死,，而在其中生活的海豹卻怡然自樂(lè)。這些動(dòng)物屏氣長(zhǎng)達(dá)90分鐘時(shí)也能保持活躍和敏銳,。那么,，它們究竟有什么秘密武器呢？
科學(xué)日?qǐng)?bào)報(bào)道,，在加州大學(xué)的生態(tài)學(xué),、生物進(jìn)化學(xué)教授特瑞·威廉斯（TerrieWilliams）的指導(dǎo)下，莎塔·克茹滋研究員（SantaCruz）的研究為大家揭開了謎底——這歸功于一種稱為“球蛋白”的蛋白質(zhì),。據(jù)研究,，已知有16種哺乳動(dòng)物大腦皮層含有球蛋白，主要起運(yùn)載氧氣的功能,。諸如海豚,、鯨和水獺等動(dòng)物體內(nèi)的球蛋白含量高于一般動(dòng)物,，在供氧不足的情況下可保護(hù)腦。威廉斯教授介紹道：“事實(shí)上,，不同物種的球蛋白數(shù)量差異相當(dāng)大,，有些物種比其它物種的球蛋白數(shù)量高出3－10倍。這些物種可以幫助我們找到哺乳動(dòng)物腦球蛋白的保護(hù)機(jī)理,。”
威廉斯對(duì)她們的研究抱有重望,，期望從中探究人類中風(fēng)和老化現(xiàn)象。高水平的球蛋白究竟是與生俱來(lái)還是由后天的行為和環(huán)境促成,？雖然答案目前尚未明晰,，但是可以確定動(dòng)物體內(nèi)球蛋白的含量是后天可以改變的。她相信一旦找到人類腦中球蛋白的激活方式,，由疾病,、老化等導(dǎo)致的腦損傷必將能化解到最小化。
“我們通過(guò)比較研究發(fā)現(xiàn)哺乳動(dòng)物似乎具備增加球蛋白的特殊能力,。人能具備這種能力嗎,？人能通過(guò)腦的再造來(lái)改善生存嗎？答案尚且未知,，但是問(wèn)題值得深入研究,。
這項(xiàng)研究于12月18日在《英國(guó)皇家學(xué)會(huì)會(huì)報(bào)，B輯：生物科學(xué)》的網(wǎng)站上以“奔跑,、游泳和潛水改造了哺乳動(dòng)物腦中保護(hù)神經(jīng)的球蛋白”的標(biāo)題發(fā)表,，威廉斯是第一作者。
其實(shí),，對(duì)于海洋哺乳動(dòng)物的這項(xiàng)的特殊能力,，科學(xué)們的探索由來(lái)已久。常見的解釋是經(jīng)過(guò)進(jìn)化它們已經(jīng)具備較強(qiáng)的生理適應(yīng)能力以促進(jìn)氧氣傳導(dǎo)至腦,，例如較高的毛細(xì)血管密度和血液流均有助于此,。可是近來(lái)威廉斯的團(tuán)隊(duì)以及其他學(xué)者的研究推翻了以上理論,，因?yàn)槿绻麅H僅源于生理適應(yīng),，水下短短幾分鐘仍然可使血氧水平垂直下降。所以海洋哺乳動(dòng)物在低氧時(shí)如何保護(hù)重要器官仍舊是迷,。
一些未知因素似乎在起作用,。威廉斯將目光轉(zhuǎn)向了2000年新發(fā)現(xiàn)的球蛋白——神經(jīng)球蛋白和細(xì)胞球蛋白。這兩種球蛋白存在于腦組織,，區(qū)別于血液循環(huán)系統(tǒng)中起類似作用的含鐵蛋白質(zhì)混合物——血紅蛋白和僅在肌肉組織中傳遞氧氣的分子化合物——肌血球素,。
科學(xué)家們?nèi)栽谔剿鬟@些腦球蛋白的物理化學(xué)性質(zhì)。威廉斯解釋道,，迄今的證據(jù)證明細(xì)胞球蛋白在氧濃度極低時(shí)也能有效的將氧從血液轉(zhuǎn)移至腦中,，另一方面,，神經(jīng)球蛋白似乎可以阻止化學(xué)性質(zhì)活潑的氧合成破壞性的自由基，所以兩種球蛋白的合作可保持腦在供養(yǎng)不足時(shí)的正常機(jī)能,。
為了驗(yàn)證以上假設(shè),，威廉斯組成了一支由分子生物學(xué)家、生物化學(xué)家和獸醫(yī)組成的研究團(tuán)隊(duì)開展研究,。，他們想知道腦中的球蛋白種類和量是否與各種野生哺乳動(dòng)物的行動(dòng)類型相關(guān)聯(lián),。他們通過(guò)國(guó)家的動(dòng)物控制項(xiàng)目或者死于高速公路,、漁場(chǎng)副產(chǎn)物、擱淺等方式,，共收集了14種陸地哺乳動(dòng)物和23種海洋哺乳動(dòng)物的腦組織,。專家們檢測(cè)了所有樣本大腦皮層中的血色素和常住球蛋白——神經(jīng)球蛋白和細(xì)胞球蛋白。合作研究者,、來(lái)自加利福尼亞大學(xué)圣迪戈分校的化學(xué)和生物化學(xué)專家大衛(wèi)·克里格（DavidKliger）教授在實(shí)驗(yàn)室里采用了分光光度技術(shù)來(lái)測(cè)量這些動(dòng)物臨死時(shí)腦中微量球蛋白的種類和數(shù)量,。
研究結(jié)果顯示陸地、游泳和潛水三類動(dòng)物體內(nèi)的球蛋白水平具有顯著差異,。和陸地哺乳動(dòng)物相比,，海洋哺乳動(dòng)物的血色素含量更高，腦組織由于含鐵量較豐富使得顏色也更深,。不過(guò)研究結(jié)果并不完全如預(yù)想：在淺海較活躍的海豚,、海獅和海獺神經(jīng)球蛋白量高于深海中的鯨。他們還發(fā)現(xiàn)三只山貓腦內(nèi)的球蛋白高含量驚人,，不同于狐貍,、山狗等狗科動(dòng)物。威廉斯對(duì)此的解釋是：可能是因?yàn)橄窦才芤粯拥膭×一顒?dòng)和屏氣潛水一樣都能刺激球蛋白,。
加利福尼亞大學(xué)圣迪戈分校講授分子,、細(xì)胞和發(fā)生生物學(xué)的講師苒婉妮（Zavanelli）認(rèn)為雖然謎底還沒有最終揭曉，但是已經(jīng)邁出了第一步,。她通過(guò)基因表達(dá)分析法對(duì)測(cè)量腦組織中球蛋白種類和含量的技術(shù)進(jìn)行了改進(jìn),，由此證實(shí)不同物種之間確實(shí)存在差異。她補(bǔ)充道：“這項(xiàng)生物研究十分復(fù)雜,，不可能即刻得出結(jié)論,，不過(guò)從技術(shù)上來(lái)講十分簡(jiǎn)單易懂。眼下問(wèn)題的關(guān)鍵是收集足夠多的優(yōu)質(zhì)野生動(dòng)物腦組織,。”
隨著項(xiàng)目的推進(jìn),，研究?jī)?nèi)容可能擴(kuò)展到球蛋白與長(zhǎng)壽之間的關(guān)系。大頭鯨可以活到211歲,，它們是怎樣保護(hù)腦的,？它們是否同樣會(huì)遭受中風(fēng)的折磨,？威廉斯對(duì)此十分關(guān)注。她說(shuō)：“它們可能已經(jīng)解決了腦老化問(wèn)題,。神經(jīng)球蛋白為我們進(jìn)一步的探索打開了一扇窗,。”(王菲)
