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第八章 热血冲破能量的藩篱(第6页)

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大鼠(以及许多哺乳类幼年的时候)会利用一种称为褐色脂肪的组织来产热,组织里塞满了产热线粒体。

褐色脂肪的机制也很简单。

一般的线粒体利用质子穿过膜产生的电流制造ATP——细胞的能量货币(详情请见第一章)。

整个反应机制依赖一块完整的膜,把内外环境隔离开。

如果膜上有漏洞,就会造成质子流短路,然后本该产出的能量以热能的形式发散。

褐色脂肪就是如此,它的线粒体膜上有许多蛋白质刻意制造的孔洞,如此一来线粒体就会漏电。

此时无法产生ATP,反而会产热。

所以,如果想要产热,只需要一个会漏电的线粒体。

如果所有的线粒体都像褐色脂肪里的一样,那么所有吃进来的食物能量就都会直接转换成热量。

该办法简单有效,也不占体积,只需少量组织就可以有效产热。

不过一般动物并不这么做。

在哺乳类、鸟类和蜥蜴体内,线粒体漏电的程度都差不多,没有什么差异。

热血动物和冷血动物真正的差异,在于内脏的大小和线粒体的总数上。

比如说,一只大鼠肝脏的体积比同体积的蜥蜴要大很多,同时里面塞的线粒体数目也多很多。

热血动物的内脏像装了涡轮推进器一般威猛。

它们平时会消耗大量的氧气,但不是为了产热,而是为了更好工作。

热只是伴随而来的副产品而已,是后来才被慢慢发展出的隔离层(比如毛发和羽毛)包在体内,变成有用的东西。

现在关于动物发育过程中热血起源的研究,倾向支持热血多半与提高器官机能有关,而和体温无关。

澳大利亚悉尼大学进化生物学家弗兰克·塞巴赫的研究主题就是,在鸟类胚胎发育的过程中,参与编码热血生理的基因有哪些。

他找到了一个“主人基因”

(该基因编码的蛋白质叫作PGC-1α),该基因会促使线粒体复制,从而提高内脏的机能。

内脏也一样,可以通过类似的“主人基因”

来控制,只需要适当地调整细胞复制和凋亡的速度,就可轻易改变其大小。

一言以蔽之,要给器官加装涡轮推进器,在遗传上并不难,只需几个基因。

问题在于这种配备成本极高,唯有在能回本的情况下,才能被自然进化选择。

现在整个有氧能力假说的脚本,看起来比较合理了。

热血动物无疑比冷血动物更有耐力,一般来说,它们多了10倍左右的有氧能力。

不论是哺乳类还是鸟类,提高的有氧能力都和提供涡轮加速的静息代谢速率共进退,也就是两者都需要大号的内脏以及强力的线粒体,而这些设计本来的目的并非产热。

至少对我而言,高有氧能力同时伴随着被强化的器官,看起来相当合理。

而这假设也很容易被检验,我们可以试着繁殖出高有氧能力的动物,而它们的静息代谢速率应该也会随之提升,或两者至少会有某种程度的相关,尽管或许很难证明它们为什么相关。

不过自从有氧能力假说大约在30年前被提出后,情况一直胶着,许多科学家曾经尝试用实验去证明这个假说,但得到的结果并不一致。

虽然一般说来,最大代谢速率和静息代谢速率之间,确实有一定程度的关联,但除此之外就再无其他,更别说还有一大堆例外。

或许这两个生理参数在进化上曾经真的连接在一起,但并没有生理上连在一起的理由。

如果没有更详细的进化史料,恐怕也难下定论。

幸运的是,这一次解谜的线索或许就藏在化石记录中。

这两种代谢速率中间失落的环节可能无关生理学,而是由偶然的历史造成。

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