COVID-19 大流行開始時發(fā)布的居家令迎來了食物的囤積和數(shù)字娛樂訂閱、餐廳外賣和送貨服務(wù)的激增——這是集體沙發(fā)土豆現(xiàn)象的完美風暴?，F(xiàn)在，研究人員通過研究洞穴魚，發(fā)現(xiàn)了長期缺乏身體活動對數(shù)千年后的人類意味著什么。

斯托爾斯醫(yī)學(xué)研究所(Stowers Institute for Medical Research)報告了關(guān)于洞穴魚新陳代謝適應(yīng)的新研究，這些研究發(fā)生在16萬年前墨西哥四河魚涌入地下洞穴時，此后一直躲藏在原地。這項研究于 2023 年 1 月 24 日發(fā)表在 PNAS 上，由副研究員尼古拉斯·羅納博士實驗室的博士前研究員盧克·奧爾森領(lǐng)導(dǎo)，發(fā)現(xiàn)洞穴魚肌肉代謝經(jīng)歷了基因重編程，導(dǎo)致生理、形態(tài)和行為發(fā)生根本性變化。

盡管外觀發(fā)生了明顯變化，但洞穴魚在野外和實驗室中都保持健康。因此，從進化的角度研究洞穴魚肌肉代謝可能會幫助我們了解日益增加的不活動如何影響人類。

“隨著技術(shù)的進步，人們的移動越來越少也就不足為奇了，”羅納說。“對于洞穴魚，我們有一個獨特的系統(tǒng)，我們可以研究如果人們在非常非常長的時間內(nèi)保持沙發(fā)土豆會發(fā)生什么。

久坐不動的生活方式可能對人體健康有害，促進肌肉減少和體重增加，通常會導(dǎo)致糖尿病、心臟病和中風等疾病。在調(diào)查洞穴魚時，研究小組發(fā)現(xiàn)了一些矛盾的東西。

與水面魚類相比，來自墨西哥中部的洞穴魚種群表現(xiàn)出肌肉減少和脂肪增加，分別為30%和40%。這不僅不會影響它們的健康，而且洞穴魚還可以通過肌肉代謝的遺傳變化，與它們“健康”的水面魚表親一樣快速游泳，并且可以長時間游泳。

“當觀察洞穴魚肌肉細胞內(nèi)部時，肌肉纖維組成和功能發(fā)生了明顯變化，”奧爾森說。“在實驗室中，我們已經(jīng)控制了每個環(huán)境變量，但仍然觀察到洞穴魚中非常不同的肌肉結(jié)構(gòu)，這表明肥魚表型背后的遺傳成分。

專注于遺傳學(xué)，研究人員發(fā)現(xiàn)編碼肌肉收縮所需蛋白質(zhì)的基因活性顯著降低。同時，調(diào)節(jié)脂肪細胞發(fā)育和代謝的主基因的活性增加。為了確定這些變化是否真的是遺傳的，研究小組設(shè)計了一個游泳測試來研究洞穴魚對刺激的反應(yīng)。

他們發(fā)現(xiàn)洞穴魚的正常游泳速度幾乎慢四倍;然而，當受到刺激時，它們不僅將速度提高到與水面魚相當?shù)乃俣龋夷軌蜷L時間保持速度，這表明肌肉耐力。

“起初，我不明白這怎么可能，因為洞穴魚沒有適當?shù)募∪馐湛s”機器“，”奧爾森說。“然后我們意識到他們已經(jīng)采用了一種不同的機制來利用存儲在肌肉中的能量。

事實上，洞穴魚具有升高的酶水平升高，負責糖原的形成和代謝，糖原是由葡萄糖形成的復(fù)合物。此外，這種酶具有一個特定的位點，容易添加磷酸鹽分子或磷酸化，這在水面魚中沒有觀察到。當磷酸化時，糖原的合成和儲存得到增強，當不磷酸化時，酶切換到持續(xù)肌肉收縮所需的糖原代謝途徑。

了解洞穴魚的新陳代謝是如何進化數(shù)十萬年的，可能會闡明人類如何在很長一段時間內(nèi)適應(yīng)。

“在未來，例如在前往其他行星甚至星系的太空旅行中，擁有一個進化模型系統(tǒng)，其中包含我們在人類內(nèi)部看到的自然變異，可能會告訴我們哪些基因在長時間不活動期間發(fā)揮作用，以及是否存在保守的分子途徑，在沒有相應(yīng)病理的情況下推動能源投資策略的轉(zhuǎn)變，“羅納說。

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