「胆固醇」生下孩子后,它一点点吃掉自己,直至死亡
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原文标题:生下孩子后,它一点点吃掉自己,直至死亡
加州双斑章鱼(图片来源:Tom Kleindinst/Marine Biological Laboratory)
雌性章鱼在产卵后,行为会变得古怪、疯狂,会开始自毁行为。它们也会最终因此死亡,寿命只有 1 年左右,一生只会交配一次。而在这类生物中,看似宿命的循环中隐含着深刻的生物学机制。研究人员发现,如果这个过程出现在人体内,人或许也难逃一劫。
撰文 | 玛格丽特 · 奥斯本(Margaret Osborne)
编译 | 不周
编辑 | clefable
章鱼,也叫八爪鱼,一直是科学领域的 " 网红 ",它们既是高智商的问题解决者,也是狡猾的逃跑艺术家。同时它们还身怀瞬间 " 变身 "(改变皮肤颜色、纹理和形状)、断肢再生等神奇能力。因此,无论大众还是科研人员,都深深地为其着迷。
未交配的成年雌性章鱼非常活泼,是海洋中敏捷的捕食者,总是会离开巢穴去捕食。然而,它们这样聪明,却不像绝大多数头部较大的动物一样长寿,反而寿命很短。章鱼是单次繁殖(动物在死亡前只有一次生殖过程的生殖策略)动物,雌性章鱼总会在产卵后出现自毁行为,导致自身死亡,终年 1 岁左右。而雄性章鱼通常会被雌性杀死,或在几个月后死去。
像所有新手父母一样,雌性章鱼在产卵后会无微不至地照顾自己的宝宝。它会一直守护在洞穴里,抵御捕食者,并不断向章鱼宝宝们吹气,以保证供氧。" 但此后,它的行为会变得异常古怪:停止进食并开始自残,撕下自己触腕上的表皮,甚至吃掉自己的触腕。这些举动会造成它们生理机能消退,最后导致死亡。这种现象也是的雌性章鱼很少能活到宝宝从卵中孵化之时的原因。
关键的改变
1977 年,有研究发现,这种现象的起因是它们体内的视腺(optic gland)。在章鱼大脑视叶附近存在 2 个视腺,类似人类等其他脊椎动物的脑垂体。若切除视腺,这些雌性章鱼会放弃抚育章鱼宝宝,恢复进食,其寿命也会延长数月左右,有些甚至会再次交配。但视腺究竟如何引发章鱼这样可怕的行为方式?这仍是个未解之谜。
2018 年,美国芝加哥大学的研究团队利用基因测序技术,对两只处于不同衰退阶段的雌性章鱼的视腺进行了 RNA 测序。结果显示,在交配前,章鱼的视腺会表达高水平的神经肽,这种分子会促进它们寻觅食物。但在交配后,视腺表达的神经肽量会降低,而儿茶酚胺、类固醇等的合成会明显增加,其体内的性激素、胰岛素及胆固醇代谢会受到这些分子的调控。
加州双斑章鱼(图片来源:维基百科)
近日,在一项发表于《当代生物学》的研究中,他们和其他研究人员一起利用质谱技术,检测了加州双斑章鱼(Octopus bimaculoides)在交配后体内一系列生化途径的变化,而这些变化可能正是导致它们自我毁灭的原因。在章鱼交配后,其体内的一条生化途径会发生变化,提高章鱼体内 7- 脱氢胆固醇(7-DHC)的水平。
7-DHC,是合成胆固醇的前体物质。" 我们知道,从饮食角度来看,胆固醇无疑是非常重要的(胆固醇主要有两个获取途径:食物摄取和体内合成),而它在身体不同的信号系统中也至关重要。" 这项研究的主要作者、华盛顿大学(University of Washington)心理学与生物学助理教授 Z.Yan Wang 提到," 从细胞膜的流动性到压力激素的产生,胆固醇均参与其中。但当我们发现它在章鱼的生命周期过程中也发挥重要作用,真是令人惊讶。"
多种改变带来致命一击
研究人员分别检测了已交配与未交配的雌性加州双斑章鱼的视腺,发现了在生殖后,加州蓝斑蛸体内有 3 条生化途径会导致它们体内的类固醇激素水平提高。第一条途径是孕激素的产生,它在动物生殖后的哺育阶段起关键作用。另外两条途径分别会产生 7-DHC 和胆汁酸中间体,而在过去,研究人员并未发现这两种物质也与动物的单次繁殖行为相关。
在产卵后,雌性加州双斑章鱼体内会出现更多的 7-DHC、孕烷类固醇和雌性胆甾醇等物质。图片来源于论文
" 令人震惊的是,雌性章鱼在死亡前,它经历的这一系列变化可能已经导致它疯狂了。" 芝加哥大学(University of Chicago)的神经生物学教授、文章的合著者 Clifton Ragsdale 表示," 也许是经过两个,或是三四个变化的共同影响后,章鱼才出现了精神失控。目前,我们至少发现存在 3 个明显相互独立的类固醇激素生化途径,可以解释这些动物表现出的多种行为。"
其中一些生成胆固醇的生化途径,也存在于哺乳动物和啮齿动物体内。实际上,而在人类体内,高于正常水平的 7-DHC 也是有毒的,这是一种遗传性疾病——史 - 莱 - 奥综合征(Smith-Lemli-Opitz syndrome,SLOS)的病理标志物。这种病的常见表现为生长发育迟缓、智力障碍、小头、并指等。如果儿童体内 7-DHC 转化为胆固醇的酶发生突变,导致 7-DHC 的水平紊乱,这很可能导致他们出现自残行为。
美国伍兹霍尔海洋生物实验室(Marine Biological Laboratory, Woods Hole, Massachusetts)的资深科学家罗杰 T. 汉隆(Roger T. Hanlon)认为," 这是一项兼具优雅与原创性的工作,解决了存在已久的、在多种章鱼中都存在的繁殖与程序化死亡的谜题。"
" 这项研究的重要之处在于,让我们认识到,人类和章鱼体内高水平的 7-DHC 都与致死性和中毒相关,"Z.Yan Wang 说," 于我而言,这真的很有趣,因为这两种动物在进化上是那么不同。"Z.Yan Wang 还表示:" 这些发现表明,胆固醇代谢和神经退行性疾病、寿命之间存在关联," 这使人们能深入理解无脊椎动物体内胆固醇的生化途径。" 在未来,她和同事可能会进一步研究还有哪些分子会导致章鱼的程序化死亡。
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