22．動(dòng)物何以會(huì)冬眠

冬眠是一些不耐寒的動(dòng)物度過(guò)不利季節(jié)的一種習(xí)性。每年，隨著冬季的到來(lái)，氣溫逐漸降低，一些小型哺乳動(dòng)物如鼴鼠、倉(cāng)鼠、穴兔、蝙蝠、刺猬等就躲入洞穴等避寒場(chǎng)所，進(jìn)入一種不吃不動(dòng)的休眠狀態(tài)，此時(shí)動(dòng)物的體溫降到同氣溫接近，呼吸和心率極度減慢，新陳代謝降到最低限度。次年春天，當(dāng)環(huán)境溫度升高時(shí)，它們又會(huì)自動(dòng)復(fù)蘇，這稱為出眠。

動(dòng)物的冬眠很早就引起了科學(xué)家的注意，并作了不少的研究，尤其是對(duì)哺乳動(dòng)物中的嚙齒類的冬眠生理有過(guò)很多報(bào)道。但迄今為止，有關(guān)動(dòng)物冬眠的原因和生理機(jī)制還是眾說(shuō)紛紜，莫衷一是。

主張外因起決定性作用的觀點(diǎn)認(rèn)為；環(huán)境溫度的降低是動(dòng)物冬眠的主要誘因，如我國(guó)生理學(xué)家趙以炳等曾對(duì)刺猬的冬眠、生理作過(guò)詳細(xì)研究，他們發(fā)現(xiàn)，刺猬的正常體溫維持在33℃～37℃，當(dāng)環(huán)境溫度降低到使刺猬的直腸溫度低于32．5℃時(shí)就會(huì)進(jìn)入冬眠，此時(shí)動(dòng)物的體溫維持在比環(huán)境溫度高1℃的水平。但實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，人工降溫并不能保證所有的冬眠動(dòng)物都入眠，可見除了低溫外可能還有其他因素在起作用。于是有的學(xué)者就指出，食物不足才是動(dòng)物冬眠的關(guān)鍵原因。因?yàn)椴溉閯?dòng)物的熱量，主要來(lái)自食物，食物不足就難以維持高而恒定的體溫。對(duì)哺乳動(dòng)物來(lái)說(shuō)，缺食是比寒冷更大的生存威脅，因此冬眠是動(dòng)物度過(guò)冬季食物不足的困難的一種生理適應(yīng)。實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，籠養(yǎng)的少囊鼠在供食充分的情況下，即使在冬季低溫時(shí)也不會(huì)進(jìn)入冬眠。

但持不同觀點(diǎn)的人指出，不少冬眠動(dòng)物每到冬眠季節(jié)就會(huì)自動(dòng)停食或拒絕進(jìn)食，這就很難區(qū)分是低溫或是食物還是低溫和食物在共同起作用。因此有人又提出了一種生物鐘學(xué)說(shuō)，如美國(guó)加利福尼亞大學(xué)的本格里專門研究過(guò)冬眠動(dòng)物的生物節(jié)律，他發(fā)現(xiàn)有一種生物節(jié)律控制了每年冬眠動(dòng)物所發(fā)生的代謝變化。他認(rèn)為，恒溫動(dòng)物的冬眠變溫現(xiàn)象是進(jìn)化生態(tài)上的一種次生性退化，是和動(dòng)物遷徙和冬季貯藏食物相似的一種生態(tài)適應(yīng)，是在進(jìn)化中已固定下來(lái)的一種生物節(jié)律。但本格里的學(xué)說(shuō)缺少實(shí)驗(yàn)事實(shí)的支持。

目前較多的學(xué)者希望能從生理生化角度揭開冬眠之謎。神經(jīng)生理學(xué)家在實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，將倉(cāng)鼠或睡鼠的腦下垂體切除，在低溫條件下，結(jié)合停食會(huì)導(dǎo)致冬眠，注射胰島素，切除腎上腺髓部，或注射抑制甲腎上腺素合成的酪氨酸羧化酶也能誘導(dǎo)冬眠，但經(jīng)過(guò)這樣實(shí)驗(yàn)的動(dòng)物幾天后都要死亡，難以斷定精確的作用。

有的學(xué)者通過(guò)冬眠與睡眠的比較，提出了冬眠是睡眠的延伸的學(xué)說(shuō)。從動(dòng)物皮層的電活動(dòng)和腦電記錄的比較研究發(fā)現(xiàn)，兩者是連續(xù)的，冬眠主要是慢波擴(kuò)大，體溫調(diào)節(jié)變化相似于睡眠。其中重要的神經(jīng)遞質(zhì)，如5－羥色胺、去甲腎上腺素和乙酰膽堿都是與冬眠有關(guān)的物質(zhì)，但其濃度的變化規(guī)律還難以捉摸，如冬眠的金花鼠腦內(nèi)的5－羥色胺下降，而刺猬在冬季不論是活動(dòng)狀態(tài)還是冬眠狀態(tài)，腦內(nèi)的5－羥色胺均增加，而去甲腎上腺素卻下降，其原因還不清楚。

1969年美國(guó)伊利諾斯州洛拉大學(xué)的達(dá)維和斯?jié)娙R從冬眠的立撥鼠和松鼠的血清內(nèi)發(fā)現(xiàn)一種冬眠的“觸發(fā)物質(zhì)”，他們將這種物質(zhì)注入黃鼠血液內(nèi)，可在夏季引起冬眠。他們還指出，冬眠動(dòng)物體內(nèi)還有一種“抗觸發(fā)物質(zhì)”，它可以維持動(dòng)物正常活動(dòng)和保持清醒。觸發(fā)物質(zhì)可與抗觸發(fā)物質(zhì)相結(jié)合形成復(fù)合體抵消作用，當(dāng)觸發(fā)物質(zhì)濃度超過(guò)抗觸發(fā)物質(zhì)時(shí)，才會(huì)引起冬眠。20世紀(jì)70年代末，羅薩等人用剛出眠的黃鼠的尿注射到夏季黃鼠體內(nèi)也成功地誘導(dǎo)了冬眠，表明這種物質(zhì)會(huì)被代謝排出。但選種冬眠觸發(fā)物質(zhì)和抗觸發(fā)物質(zhì)的性質(zhì)和作用機(jī)制至今還不清楚。

1983年科羅拉多州立大學(xué)的威廉·斯旺從松鼠腦中抽提出了一種抗代謝激素（名為antabolone），他用這種激素注射無(wú)冬眠習(xí)性的小鼠時(shí)，會(huì)明顯降低它的代謝率，體溫也降至10℃左右，看來(lái)激素代謝也可能是誘導(dǎo)冬眠的另一途徑。

20世紀(jì)末，洛馬·林達(dá)大學(xué)的阿洛依從動(dòng)物的細(xì)胞膜上的生化變化這一新角度探討了冬眠機(jī)理。他指出，細(xì)胞膜是細(xì)胞生理活動(dòng)的關(guān)鍵調(diào)節(jié)單位，組成膜的重要成分磷脂在低溫下經(jīng)歷了構(gòu)形的變化，保持了細(xì)胞在低溫下的活性。冬眠首先從心血管系統(tǒng)的細(xì)胞膜變化開始，冬眠動(dòng)物的心臟在2℃時(shí)還能跳動(dòng)，其中膜變化阻止神經(jīng)電沖動(dòng)大腦和心臟的傳導(dǎo)是關(guān)鍵。冬眠時(shí)血液不通過(guò)產(chǎn)熱組織，是體溫降低的原因。但細(xì)胞膜變化與神經(jīng)傳導(dǎo)如何聯(lián)系作用，細(xì)胞膜變化是否真是冬眠的關(guān)鍵還有待研究。

冬眠是一種復(fù)雜的生理現(xiàn)象，看來(lái)不一定是單因素引起的一種變化，要真正揭開冬眠之謎，還有待人們繼續(xù)努力探索。