代謝率和動(dòng)物本身有著(zhù)怎樣的聯(lián)系？代謝率是否真的與壽命相關(guān)

被眾人圍觀(guān)排便并熱烈歡呼是種什么感覺(jué)?最近，這個(gè)待遇落到了一種叫大王具足蟲(chóng)的動(dòng)物身上。原因無(wú)他，只因為它們太能憋了。

日前，日本三重縣鳥(niǎo)羽市鳥(niǎo)羽水族館內的幾只大王具足蟲(chóng)時(shí)隔兩年再次進(jìn)行“新陳代謝”，引發(fā)了當地媒體及民眾關(guān)注。

緩慢的消化速率代表著(zhù)緩慢的新陳代謝率。幾只大王具足蟲(chóng)兩年才出現了一次排便現象，足見(jiàn)這一物種的代謝速率緩慢到何種程度。降低新陳代謝率，會(huì )是延年益壽的終極秘訣嗎?

大王具足蟲(chóng)排便頻率極低

來(lái)自海底的怪奇生物大王具足蟲(chóng)，或許是最令人毛骨悚然的蟲(chóng)形生物之一——它們有兩對觸須，黑漆漆的大復眼由4000只平面小眼組成，它們的嘴有四套顎，平日里靜悄悄地收合在一起，如同一朵含苞待放的花蕾。

“大王具足蟲(chóng)是一種長(cháng)相與潮蟲(chóng)相似的海洋生物，體長(cháng)可達50厘米(與家貓近似)，是等足目生物中體型最大的，在深海動(dòng)物中比較難得。它們平時(shí)棲息在大西洋深海，以其他海洋生物的殘骸為食。”大阪大學(xué)免疫前沿研究中心研究人員夏至說(shuō)。

大王具足蟲(chóng)的食性和生態(tài)還有很多謎團未解，甚至對它的排便頻率人們也尚無(wú)定論。

“它們排出的糞便是水溶性的，如果食物被完全消化，何時(shí)發(fā)生了排便我們也不得而知。不過(guò)，在正常情況下，它們的糞便中總會(huì )有未能完全消化的食物殘渣，人們可以通過(guò)觀(guān)察這些殘渣，得知它們的排便情況。”夏至說(shuō)。

根據朝日新聞的報道，鳥(niǎo)羽水族館所飼養的大王具足蟲(chóng)排便頻率極低，館內每次都會(huì )有專(zhuān)人進(jìn)行記錄。此次引起轟動(dòng)的大王具足蟲(chóng)排便，是該水族館時(shí)隔兩年再次觀(guān)察到的。

鳥(niǎo)羽水族館從2007年9月開(kāi)始飼養大王具足蟲(chóng)，自2013年7月以來(lái)，陸續有新的伙伴加入，目前共有5只。上次工作人員觀(guān)察到它們排便，還是在2018年4月23日，并且其中沒(méi)有包含未被消化的食物。

據該館介紹，此次大王具足蟲(chóng)排便是在5月12日確認的。因其糞便中含有的未被消化的魚(yú)鱗并非水族館作為餌食投喂的東西，也并非周?chē)~(yú)類(lèi)遺落，因此工作人員判斷，這些魚(yú)鱗應該是它們在入館前吃下去的。

“雖然不知道具體是哪一只排的便，但足以證明它們是一種代謝相當遲緩的生物，不管是吃還是排便的速度都比較緩慢。”鳥(niǎo)羽水族館負責人學(xué)藝員·森瀧丈也說(shuō)。

據悉，該館飼養的大王具足蟲(chóng)，基本上不吃餌食。2019年11月加入被稱(chēng)為“No.29”的大王具足蟲(chóng)，經(jīng)確認到目前為止僅僅吃過(guò)2次餌食。另外，2007年9月入館被稱(chēng)為“No.1”的，在2009年1月最后一次吃過(guò)餌食后，5年內沒(méi)有再吃，且已經(jīng)死亡。

恒溫動(dòng)物代謝水平顯著(zhù)高于變溫動(dòng)物

新陳代謝在生命活動(dòng)中起著(zhù)什么重要作用，不同種類(lèi)動(dòng)物之間新陳代謝都有著(zhù)怎樣的特點(diǎn)?代謝率和動(dòng)物本身有著(zhù)怎樣的聯(lián)系?

在科普中國科學(xué)百科里這樣解釋“新陳代謝”——其是指機體與環(huán)境之間的物質(zhì)和能量交換以及生物體內物質(zhì)和能量的自我更新過(guò)程，包括合成代謝(同化作用)和分解代謝(異化作用)。

同化作用令生物體不斷從外界攝取營(yíng)養物質(zhì)，并將其加工合成為自身物質(zhì);而異化作用則是機體將自身物質(zhì)不斷分解氧化，產(chǎn)生能量供機體需要，并把代謝中所產(chǎn)生的有毒物質(zhì)排出體外。

可以說(shuō)，新陳代謝是全部生命活動(dòng)的基礎。然而，不同動(dòng)物之間的新陳代謝水平有著(zhù)明顯的差異。

“動(dòng)物機體基礎代謝水平的調節是非自主性的。研究表明，恒溫動(dòng)物的能量消耗要比變溫動(dòng)物高很多，比如體重相當的狼和鱷魚(yú)，基礎代謝速率前者是后者的7倍左右。”中國科學(xué)院遺傳與發(fā)育生物學(xué)研究所高級工程師姜韜在接受科技日報記者采訪(fǎng)時(shí)表示，理論上講，代謝活動(dòng)越旺盛，動(dòng)物機體對外界環(huán)境溫度變化的代償能力就越強，就會(huì )對外界環(huán)境變化的刺激更耐受。

姜韜解釋?zhuān)哂诃h(huán)境溫度的體溫維持，在分子水平上，是靠高耗能的生物化學(xué)過(guò)程——蛋白質(zhì)合成和降解形成的空循環(huán)(不產(chǎn)生凈物質(zhì))實(shí)現的，這個(gè)過(guò)程會(huì )不斷釋放出熱量。

在好萊塢生物類(lèi)大片里，經(jīng)常見(jiàn)到有怪物在迅速長(cháng)大的鏡頭。“且不論這個(gè)生長(cháng)需要同時(shí)消耗數倍于體重的食物，單就這么快速的蛋白質(zhì)合成，產(chǎn)生的熱量怕是會(huì )立即把生物體燙熟了。”姜韜說(shuō)，在生物學(xué)家眼里，生物的體型瞬時(shí)成倍放大就是個(gè)笑話(huà)。

復雜高級的神經(jīng)活動(dòng)也高度依賴(lài)穩定的溫度，因此隨著(zhù)智力的高度進(jìn)化，人類(lèi)同時(shí)也進(jìn)化出了更強的陳新代謝水平和較為發(fā)達的體溫維持能力，一個(gè)證據就是人類(lèi)的汗腺遠比一般高等動(dòng)物發(fā)達。

“短跑里，人類(lèi)遠不是兔子、羊、鹿，更不用說(shuō)獵豹的對手，但是如果較量馬拉松，它們都不是人類(lèi)的對手，并非是人類(lèi)的肌肉和心肺功能更強，而是因為人類(lèi)對于防止體溫過(guò)高的控制能力更強大。”姜韜說(shuō)。

代謝率是否真的與壽命相關(guān)

此前有科學(xué)家認為，新陳代謝率是決定物種壽命的重要指標，代謝率較高的動(dòng)物相對來(lái)說(shuō)壽命較短。同為兩歲，新陳代謝率低的動(dòng)物可能只是“黃口小兒”，但代謝率高的動(dòng)物可能已經(jīng)接近暮年。

“物種體型與代謝速率通常有特定的關(guān)聯(lián)性。由于要最大化利用能量，又要兼顧散熱(體型越大散熱越難)，動(dòng)物進(jìn)化普遍遵循著(zhù)‘四分之三定律’，即體型越大，相對代謝速率越慢，并且和體重的四分之三次方成正比。”夏至說(shuō)。

打個(gè)比方說(shuō)，如果一只貓的體重是一只老鼠的100倍，那么，相同時(shí)間內貓的代謝量只有老鼠的32倍(100的四分之三次方)，而非100倍。這就是著(zhù)名的克萊伯定律。

“在變溫動(dòng)物中，以大王具足蟲(chóng)為代表的深海動(dòng)物，又將節能減排貫徹到了極致。”夏至說(shuō)。

夏至解釋?zhuān)话愣?，?dòng)物體型越小，壽命越短，比如家貓壽命只有十幾年。但是目前比較普遍的觀(guān)測結論是，大王具足蟲(chóng)壽命有40到60年。相對其體型來(lái)看，可以說(shuō)它們的壽命非常長(cháng)了。而且不光是大王具足蟲(chóng)，大部分代謝緩慢的物種生命跨度都在幾十年甚至上百年。

這不禁讓人想到，如果人類(lèi)也擁有低代謝率，是不是就能延年益壽了?

“某種程度上來(lái)說(shuō)，的確如此。除了我們在科幻小說(shuō)中看到的‘人體冷凍’技術(shù)(目前已有實(shí)驗研究)外，日常場(chǎng)景中也有一些對應的研究。”夏至說(shuō)。

比如，已有不少研究顯示，細胞內的能量代謝狀況與壽命的長(cháng)短存在相關(guān)性。有生物學(xué)家證實(shí)，在不造成營(yíng)養不良的前提下，將熱量攝入減少到正常水平的70%后，所有參與研究的物種，包括酵母、蠕蟲(chóng)、蒼蠅、狗以及恒河猴等，壽命都得到了不同程度的延長(cháng)。

有科學(xué)家就此推測，限制熱量的攝入，可以降低靜息代謝和運動(dòng)代謝，從而廣泛地預防與年齡有關(guān)的疾病，包括癌癥、糖尿病和自身免疫性疾病等。

“不過(guò)，仍有不少學(xué)者對限制熱量攝入能夠‘凍齡’延壽的觀(guān)點(diǎn)表示質(zhì)疑。但即便不從代謝角度考慮，低熱量飲食對健康的積極作用也是毋庸置疑的。”夏至說(shuō)，“各種生物都在以自己的方式在各自領(lǐng)地上生生不息。對這些生物的研究，也終將幫我們更好地了解生命。”

本報記者 馬愛(ài)平

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關(guān)鍵詞： 降低新陳代謝率 延年益壽