“用進(jìn)廢退”，這是自然進(jìn)化中顛撲不破的真理。動物們深諳此道，不敢荒廢，但唯有墨西哥洞穴魚是個特例。當(dāng)然，一意孤行也讓它付出了慘痛的代價，永遠(yuǎn)的失去了眼睛。由于它們生活在非常缺乏藻類食物的環(huán)境中，體態(tài)很胖。
最近，一個研究團(tuán)隊調(diào)查了這種魚的情況，發(fā)現(xiàn)與引起人類胰島素抗性的機(jī)制相同。該研究近日已發(fā)表在《Nature》上。
胰島素是由胰 腺產(chǎn)生的激素，能夠幫助調(diào)節(jié)血糖水平。當(dāng)我們吃東西時，身體會將碳水化合物轉(zhuǎn)化為葡萄糖，為身體提供能量。胰島素會與肌肉、脂肪和肝細(xì)胞表面的受體結(jié)合，引發(fā)它們從血液中攝取葡萄糖。這會使血糖回到正常水平，這個過程中，一部分葡萄糖作為能量，另一部分會以糖元的形式存儲供以后使用。如果長時間沒進(jìn)食，血糖水平就會下降，胰 腺會釋放另一種激素——胰高血糖素。它恰恰起到相反的作用，告訴肝 臟和肌肉將糖元轉(zhuǎn)化為葡萄糖并將其釋放回血液中，從而恢復(fù)正常的血糖水平。這個維持平衡的過程稱為內(nèi)穩(wěn)態(tài)。
糖尿病有不同的形式，但所有的糖尿病都使胰島素?zé)o法正常工作，導(dǎo)致血液中的葡萄糖過量。這對于人類來說是危險的，但是對于其他的物種卻有助于生存。
墨西哥脂鯉魚（Astyanax mexicanus）有兩個不同的種群組成。一種生活在河道中，外表銀灰色，能夠接觸到陽光普照的水域（有眼睛）。另一種則是粉色的盲眼魚，生活在黑暗地表下的洞穴中，長期缺少食物。過去有關(guān)該魚的研究表明，對視力正常且正在發(fā)育中的洞穴魚來說，維持視力需要消耗的能量要比它們在失明狀態(tài)下高出15%。在惡略的生存條件下，那些能夠降低視覺能力的個體通常會在自然選擇中幸存下來。
圖片來源：Riddle et al./Nature
過去還有科學(xué)家曾觀察到，在經(jīng)歷饑餓時，這些洞穴魚的體重會比河道中的同類下降得少得多。導(dǎo)致這種現(xiàn)象的原因有幾個，包括晝夜代謝節(jié)律減少、代謝率降低和體脂升高，但是這背后的遺傳改變?nèi)匀皇莻€謎。
美國Stowers醫(yī)學(xué)研究所的Nicolas Rohner和生物學(xué)家Misty Riddle領(lǐng)導(dǎo)的這個研究團(tuán)隊通過一段時間的研究后確定，這種洞穴魚體內(nèi)進(jìn)化出胰島素受體的突變體，不會與胰島素結(jié)合。
研究人員在實驗室中培養(yǎng)了這兩種墨西哥脂鯉魚，并對它們的血糖進(jìn)行監(jiān)測。他們發(fā)現(xiàn)，在喂食和短期禁食之后，洞穴魚的血糖水平都比河道魚高。
然而，在經(jīng)歷21天的長期禁食之后，洞穴魚的血糖水平卻比河道魚下降得低得多。這表明，洞穴魚血糖水平內(nèi)穩(wěn)態(tài)的調(diào)節(jié)非常糟糕。
為了研究這背后的遺傳機(jī)制，研究人員使用過去測序的基因組數(shù)據(jù)，檢查了胰島素通路中所有已知基因序列之后，他們發(fā)現(xiàn)河道魚和洞穴魚的胰島素受體基因的編碼差異，而這個編碼與胰島素抗性相。
這種突變使得氨基酸殘基脯氨酸被亮氨酸替代。這種基因變化與一種已知罕見疾病有關(guān)，即Rabson-Mendenhall綜合癥，其特征是嚴(yán)重的胰島素抗性。
盡管患有高血糖癥和脂肪肝這兩種與2型糖尿病都有關(guān)聯(lián)的疾病，但是這些洞穴魚在14歲的時候表現(xiàn)出的衰老癥狀卻比生活在河道中的同類要更少。它們的生育能力也沒有差異，這表明容忍饑餓的進(jìn)化“代價”對于生理健康來說很輕微。
這意味著，洞穴魚可能已經(jīng)進(jìn)化出了補(bǔ)償機(jī)制來保持健康的。盡管這種基因突變會對人體造成有害的健康影響。研究人員表示，這些潛在的機(jī)制非常值得進(jìn)一步研究。
研究人員在論文中寫道：“我們利用洞穴魚模型進(jìn)行了類糖尿病葡萄糖穩(wěn)態(tài)失調(diào)的病理學(xué)研究。此外，我們的結(jié)果表明，在關(guān)鍵的代謝通路中可能進(jìn)化出極端的生理指標(biāo)，以適應(yīng)極端的環(huán)境挑戰(zhàn)。”
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