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arctic-fox-300x232 小女儿正上二年级,学校有一个活动,要求自己选一个动物,总结这个动物的各种特点,然后做一个幻灯演讲,小女儿选的是北极狐狸。

以前我对北极狐狸一无所知,和小女一起学习后,发现这真是一个非常神奇的动物,最大的特点就是不怕冻。北极冬天的寒冷是超乎人的想象的,温度经常在零下40度左右,有的时候能低到近零下70度。加上延续几个月的黑夜,这些都是对生存的极限挑战。而北极狐狸却能自由地生活在这种极度寒冷中。

二战之后,考虑到可能要和“北极熊”苏联开战,美国开始研究如何在极度寒冷的天气里生存,首先就是观察北极的动物代谢,看在寒冷的状态下,代谢是如何调节的,目的是希望能从动物身上学到些什么,看能否开发出一种药物或方法来帮助美国大兵在北极的寒冬里和苏联打仗。

当时两位动物生理学家在1947年开始了这项工作,首先他们发现热带动物对低温非常不适应,这些动物通常生活在30度左右的环境里,当周围环境的温度降至20度的时候,这些动物开始打颤,代谢率提高了一倍用以产热来维持体温。

而北极的动物,例如北极松鼠,可以耐受到12度而不用通过改变代谢率来增加产热,北极熊的幼崽可以耐受至0度。而北极狐狸却给研究带来了极大的麻烦,因为当冷实验室的温度降至零下30度时,北极狐狸没有任何反应,依旧活动自如,体温没有任何改变,而这个温度是当时阿拉斯加的实验室所能达到的极限。于是几只北极狐狸被送到了华盛顿,在设备先进的实验室里,温度被降到零下50度,北极狐狸开始睡觉,温度降到零下60度时,狐狸的体温仍然没有变化,到零下70度时,狐狸开始打颤但体温依旧稳定,当温度降至华盛顿的极限,零下80度时,狐狸只是颤栗了5分钟,然后入睡,体温依旧稳定。研究人员观察到,当环境温度降低至零下9度时,北极狐狸的代谢才开始轻微的发生变化,当环境温度降低至零下70度时,北极狐狸的代谢只增加37%,通过计算,人们发现如果北极狐狸把代谢率提高1倍的话,他能在零下120度里生存。

一般的规则,生存在寒冷地方的动物个头都比较大,因为个头大到一定程度可以达到散热与产热的最佳平衡,相反,动物越小摄入的能量用于保持体温的就越多,这样就不利于在寒冷的地方生存了,这个规则似乎可以解释为什么北方人比南方人高,为什么北欧的大个子特别多。而北极狐狸却并不遵循这个规则,说是狐狸,其实他的个头只相当于一只猫,体重只有3到7斤。但他的很多特性都似乎是专门为在北极生存设计的,例如他的皮毛非常特殊,细绒毛层特别的厚,所以到了夏天,他要通过退毛脱去这层冬装,变成几乎无毛的裸体怪物。冬天快到的时候,毛又再次生长回来。

其血液循环也很独特,动静脉距离很近,这样可以用动脉血来温暖静脉血,当温度降的很低的时候,浅表的血管血流放缓,这样可以最大限度的减低散热,保持体温。

除了这些生理上的特性外,我对其调节代谢的能力充满兴趣。记得人们在研究脂肪酸代谢异常时,常用 “寒冷耐受实验”来挑战实验老鼠的分解脂肪的能力,如果存在脂肪酸代谢障碍,在4度的环境里,老鼠挺不了几个小时,因为无法通过提高脂肪酸的分解代谢来维持正常体温。可以想象,北极狐狸分解脂肪来对抗寒冷的能力是超乎寻常的。更令人惊奇的是,夏天的时候,北极狐狸吃的很多但体重并不增加,但在冬天到来之前,其摄入的热量大多转变成了脂肪,体重开始快速增加,脂肪从这个分解代谢为主到合成代谢为主的转变是如何调控的,如果能找到其控制开关的机理,是否对研究人为什么长胖又如何帮助减肥有很大的帮助呢?

这个似乎可以从因纽特人身上找到答案,因纽特人和生活在阿拉斯加北部的土著印第安人有一个现象,就是婴儿死于SIDS的比例要高于一般人群,所谓SIDS就是婴儿突然死亡综合征,很多先天性或是遗传性脂肪酸代谢障碍的患儿多死于这个SIDS。通过对因纽特人的研究发现,负责把脂肪酸转运进线粒体的转运蛋白CPT-1的一个突变,P479L,在因纽特人中非常流行,很多人都是杂合子,当出现纯合子时,有突变的婴儿就很容易死于SIDS。这个突变非常有意思,即使是杂合子,也能使得CPT-1的功能下降近80%,同时失去对丙二酰CoA(Malonyl-CoA)的敏感性,这个丙二酰CoA是抑制CPT-1的。这就造成了这样一种局面,在北极的夏天,当食物供应充足的时候,因为CPT-1的突变使得脂肪酸的分解代谢速度很慢,所以热量就转变成脂肪堆积起来,到了冬季,当食物缺乏的时候,储存的脂肪又能以缓慢的速度分解掉,这个突变成了生活在极度寒冷地方的一个有利因素,这也许就是P479L突变在因纽特人中流行的原因。

北极狐狸是否也存在类似的脂肪代谢调节机制呢?这将是一个非常有意思的问题。

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52 Responses to “北极狐狸为什么不怕冻?”

  1. 布丁说道:

    OMG,居然有这么耐冻的哺乳动物。不知道企鹅的耐冻性如何

    • 企鹅说道:

      百度百科

      它全身羽毛密布,并且皮下脂肪厚达二至三公分,这种特殊的保温设备,使它在摄氏零下六十度的冰天雪地中,仍然能够自在生活。

  2. key4ever说道:

    喜欢上北极狐了。

  3. BillLiv说道:

    “研究人员观察到,当环境温度降低至零下9度时,北极狐狸的代谢才开始轻微的发生变化,通过计算,人们发现如果北极狐狸把代谢率提高1倍的话,他能在零下120度里生存。”
    上面那里应该是零下90度吧

  4. futongpzh说道:

    真厉害,真好看

  5. 达文西说道:

    零下一百二十度~~~卖糕的!
    你女儿在哪个学校阿?很不错的教学项目!

    • 青方说道:

      在美国新泽西州,某县某乡某村的小学上二年级,大女儿上二年级的时候选择的动物是红熊猫,后来在北京动物园看到的时候,大女儿非常高兴。

      • Thyme说道:

        红熊猫?俺真是孤陋寡闻啊,第一次听说。。。

        • Thyme说道:

          原来就是小熊猫啊,还以为是红色的熊猫呢o(╯□╰)o

          • gaoyimd说道:

            红熊猫不是熊猫

          • 夏至说道:

            红熊猫,又被称为小熊猫,其实不是大熊猫的宝宝,而是我们平常说的九节狐,因其尾巴是由黄红相间的九节构成而得名。

  6. silymore说道:

    是摄氏度吗,不可思议啊,空气都液化了吧

  7. 黏液传说说道:

    会变成裸体怪物……呵呵

  8. artemix说道:

    好像猫版的萨摩耶
    感觉她的毛一定很舒服很安逸

  9. 偷果果说道:

    能解释一下“杂合子”、“纯合子”吗?不是很懂这种专业术语······汗·····↖(^ω^)↗

  10. sunfield说道:

    我们实验室的冰箱最低不过-70度……这狐狸真是太酷了!

  11. ligand说道:

    整篇文章说得似是而非。人类现在对熊科的冬眠都没搞清楚,更何况是北极狐了

  12. gxting说道:

    新人提问......
    按照最后一段的解释,转运蛋白的突变所导致的是“在北极的夏天,当食物供应充足的时候,因为CPT-1的突变使得脂肪酸的分解代谢速度很慢,所以热量就转变成脂肪堆积起来,到了冬季,当食物缺乏的时候,储存的脂肪又能以缓慢的速度分解掉,”
    可是,
    “夏天的时候,北极狐狸吃的很多但体重并不增加,但在冬天到来之前,其摄入的热量大多转变成了脂肪,体重开始快速增加,”
    这个如何解释呢?

    一直就比较喜欢北极狐,就像比较敬佩白色的狼王一样!

    • 青方说道:

      我对其代谢改变只是个猜测,夏天的时候是繁殖的季节,北极狐的活动明显增多,热量大多消耗到谈恋爱生孩子上了,而冬天快到的时候,这些活动都明显放缓,脂肪开始堆积。可以想象其脂肪酸代谢定有一种比较奇妙的调节方式,可能和因纽特人有些类似,但肯定不完全一样。感觉因纽特人的突变是为冬眠设计的,但北极狐并不冬眠,所以研究其生化代谢,定有新的发现。

  13. 阳春面说道:

    好华丽的狐皮 (¯﹃¯)!!!

  14. isiss说道:

    这里温度是指摄氏还是华氏?
    零下80度时——卖糕的!二氧化碳都会成液体了,它怎么呼吸的?

    • artemix说道:

      一个大气压下,二氧化碳的液态不能稳定存在的,会很快结成干冰或沸腾成为气体。

    • 青方说道:

      是摄氏度,这篇文章发表在Biological Bulletin上,这类文章还是非常少见的,北极狐不是小白鼠,研究起来并不容易。

  15. BillLiv说道:

    北极狐狸的耐低温能力超乎人们的想像啊!
    究竟温度是如何影响动物机体新陈代谢的?以及动物机体内御寒机制是什么?它的机理是由哪些生化反应来决定的?

  16. hulunfu说道:

    前一阵 我们这的草原上有一只被冻死的狐狸 狐狸站立着死去
    很多人都觉得特别奇怪 任何动物都有可能冻死 可狐狸被冻死却是是第一次听说
    难道是没有食物造成的?

  17. 四月说道:

    好敬佩这些狐狸,大自然真奇妙啊

  18. schweik说道:

    越来越喜欢这种动物了

  19. miaosiki说道:

    照片上的狐狸好萌!

  20. Enjolrad说道:

    可爱的家伙,想养只当宠物…………

    不过它的耐热能力应该不怎么样吧。。。

  21. Metaverse说道:

    果然很狐皮。。。

  22. 企鹅说道:

    同一種動物,在愈冷的地方,其四肢和附器,例如耳朵和尾巴等,也就愈短或愈小,這叫做艾倫推論,或艾倫法則。這是因為,四肢和附器就像是散熱片一樣,愈短或愈小,散熱也就愈少。

  23. 麟妖精说道:

    图片看起来好像我家的小萨摩,话说,北极熊能耐受度的低温?

  24. 麟妖精说道:

    图片看起来好像我家的小萨摩,话说,北极熊能耐受多少度的低温?

  25. 企鹅说道:

    有人知道北极狐 北极熊 企鹅谁最不怕冷么?

  26. bluechacha说道:

    【发现热带动物对低温非常不适应,这些动物通常生活在30度左右的环境里,当周围环境的温度降至20度的时候,这些动物开始打颤,代谢率提高了一倍用以产热来维持体温。】

    这个适用于人么?例如说南方人比较不耐寒之类的...(我一直觉得帝都人很厉害,夏天这么热,冬天这么冷,居然活得有滋有味)

    • zqcce说道:

      应该不适用于人吧!我在南方可是从北方过来的人到了冬天比我们还穿得多,而且还会早早的就穿上毛衣毛裤。

      • 雪泽说道:

        其实南方人是比北方人要耐寒的哦,我在北京上大学,宿舍大妈说冬天的时候有个台湾的女孩穿得跟夏天一样就出去晃……巨强悍……
        要说为什么的话我推测是因为南方冷都是阴冷,湿度大,穿得再厚也感觉得到冷气,又没有暖气,到哪里都是一样冷,所以也就习惯了,北方虽然外面冷可是室内有暖气,短袖外面套羽绒服很常见……

  27. 翼紫岚说道:

    夏天要光身子才够……这也太夸张了吧,北极夏天多少度?

    本来觉得养一个挺好玩的,估计到这边就只有光的了-w-

  28. lemoncherry说道:

    喜欢这可爱的动物了

  29. zxhahao说道:

    这么说有些长了,不知道你女儿能看懂不?不过一个很浅显的例子可以说明白,就是北极狐的耳朵比温带狐狸要小得多,毛也多,这样可以减少热量的散发,很早的时候《少年科学画报》有讲过这个故事。

  30. Miles说道:

    其实中国大部分的南方人比北方人耐寒,当然不要拿个别冬泳强人作比较。

    文中的身高规律似乎不适用于活在热带的非洲人。

  31. Miles说道:

    那个,其实中国大部分的南方人比北方人耐寒,当然不要拿个别冬泳强人作比较。

    文中的身高规律似乎不适用于活在热带的非洲人。

  32. Qogir说道:

    非洲人的肤色有利于散热,所以应该能长高些

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