不能晒太阳的话会怎么样?
2020-04-07 20:01

不能晒太阳的话会怎么样?

本文来自微信公众号:biokiwi(ID:biokiwi),作者:bio kiwi,题图来自:《鬼灭之刃》


去年大火的动画《鬼灭之刃》给了不少人很深的印象,最近其原作漫画剧情似乎也逐渐进入了尾声(可能并不是)


动漫讲述了一个卖炭少年为了拯救成为鬼的妹妹,成为了鬼杀队的一员,并不断与鬼斗争的故事……


2019年大热动画《鬼灭之刃》


这里面的鬼有着很强的战斗力,如果被砍伤了还能再生,还能长生不死。只有用特殊武器砍下头颅才能彻底抹杀他们。此外,他们还有一个巨大的弱点——不能见光


他们的最终源头,是统率全部鬼的鬼王——鬼舞辻无惨,而不能见光的他,毕生最大的梦想就是能晒晒太阳,在太阳下自由地奔跑(???)


而被动漫虐的心态崩溃的观众,内心经常也想着,要让无惨去晒晒太阳。


长得很像迈克尔杰克逊的鬼舞辻无惨

(图源:鬼灭之刃)


而作为一个生物狗,总会思考一些奇怪的问题:为什么鬼会出现不能见光的特点呢?而且还能长生不老?要是人不能晒太阳会怎么样?什么动物见不得光?


诶诶,后面两个问题我能回答!


最直接的影响


假想一下,如果让你突然失去太阳,最直接的影响会是什么?


答案是,你将再也长不高,并可能成为一个瘸子,最后终身在轮椅上度日。


在进一步解释之前,我们先讲个历史故事。


1800-1900年前后,欧美工业革命进展得轰轰烈烈,工业化城市中工厂的浓烟导致城市见不到太阳。这导致当时很多的孩子得了佝偻病:他们长不高,骨骼发育也不正常,膝盖还会奇怪地弯曲。当时在大工业城市中(比如美国波士顿),患病率可以达到80%。


图中中间的孩子是正常小孩,左右的孩子患有佝偻病

(图源:Holick M F.)


当时的医生对此也很头大:他们发现这些疾病在大城市的孩子很常见,而住在印度、中国(当时工业不发达的地区)的孩子就不会得这种病。


后来,到了1920年左右,医生们发现,让这些孩子们进行日光浴治疗,经过几个月之后病情就开始好转了。而后科学家发现如果吃了照过紫外线的食物,疾病也会有所好转。


再后来人们发现,这些孩子之所以会出现佝偻病,与维生素D2密切相关。所以人们就开始在各种食物,尤其是牛奶中加入维生素D2,甚至还有往啤酒里加维生素D2的操作。在美国,佝偻病到了1940年左右也基本就消失了。

不少人熟知的AD钙奶,就是添加了维生素A和维生素D(图源:京东)


相信看到这,不少读者应该想起来阳光对人的一个重要作用——合成维生素D


简单来说,缺乏阳光的照射会导致体内无法合成维生素D,进而影响了身体对钙的吸收。如果是正在发育的小朋友,可能就会导致佝偻症;而对于成年人可能就会导致骨质疏松等骨骼疾病。


所以会很容易发生骨折、骨碎,那也就成了个瘸子了。


至于具体维生素D怎么影响骨骼,这里面的生化过程有亿点点复杂,感兴趣的同学可以自己查阅后面的参考文献,这里就不多说了(图片翻译自Holick M F.)


而除了维生素D,还有很多体内物质的合成,比如褪黑素合成,也是需要阳光刺激的。


有研究将斑马鱼饲养在完全黑暗的环境,发现基本上全部斑马鱼都发生了脊椎弯曲的现象,研究者猜测这可能和褪黑素或者维生素D有关系。


脊柱弯曲的斑马鱼,上图是从洞穴里抓获的(洞穴也是黑暗环境),下图则是在黑暗条件培养的

(图源:Torres-Dowdall J, et al.)


那为什么动漫里的无惨和鬼们没有变成瘸子呢?


我猜他们可能是经常吃鱼肝油,或者吃鱼(认真思考.jpg)


维生素D虽然早在几亿年前就有浮游植物能够合成了,但是目前还是很难找到充足的自然来源,只有诸如沙丁鱼、鲑鱼等含油较高的鱼类中会富含维生素D。其实维生素D最早被发现也是从鱼肝油中提取出来的。这也是为什么会建议老年人适当食用鱼肝油,来降低骨质疏松的风险。

鱼肝油好像都长得差不多(图源网络)


不过这是给无惨的建议,大部分人所需的维生素D主要还是来自于阳光,所以没事出门走两步还是很重要的(对于最近经常宅在家的各位也建议适当多吃点鱼)


如果补充过量的维生素D,反而对身体有害。欧洲就曾经出现过牛奶中的维生素D滥用导致婴幼儿生病,所以现在欧洲大多数国家禁止了乳制品中维生素D的添加。


根据2012年的一份综合分析结果来看,可能中国大多数人的维生素D还是有点缺乏的,不过毕竟也是好几年前的数据了,具体缺不缺可能要看个人以及身体检查的情况来判断。


见不到光的动物后来怎么样了


说完维生素D,我们再换个思路,有没有什么终日不见光的生物呢?这方面科学家们研究得比较多的是洞穴生物,尤其是鱼。


一方面是因为洞穴,尤其是深处的洞穴终日暗无天日,是一个完全自然的无光环境,而另一方面鱼类的行动受限,不像昆虫或者哺乳动物有跑出洞穴的机会,它们一旦进入洞穴这辈子可能就出不来了。


洞穴环境示意图(图翻译自Debra Ronca.)


非常神奇的是,这些动物都有一个类似的特点——他们都瞎了,还变白了。


你现在肯定有很多问号,科学家也是。于是有研究者抓了鱼在实验室培养,并且观察他们的发育过程,进行基因组分析。


他们发现,和正常的鱼差不多,洞穴鱼最开始也是有眼睛的结构的,而逐渐长大的过程中眼睛的各个组件,比如晶状体、视网膜都没长起来。


或者可以说说,长着长着就没了。


图中展示了地表鱼类(上)和洞穴鱼(下)的眼睛发育差别,可以看到最开始他们都有眼睛的结构,而随后发育出现了差异,洞穴鱼的眼睛就长没了,这主要是细胞凋亡导致的(图源:Protas M, Jeffery W R.)


如果在胚胎时把洞穴鱼和地表鱼的眼睛组织换一下,发现本来应该的正常的地表鱼瞎了,而洞穴鱼又长出了眼睛。


这也进一步说明这是一个“命中注定”的事情——洞穴鱼会瞎是天生的,而且也是在胚胎时就决定了,而不是在洞穴里呆着呆着就瞎了。


而除了眼睛,这些鱼还会变白。


我们知道皮肤颜色主要是由于黑色素的积累造成的比如晒太阳就会促进黑色素合成,皮肤会变黑),而研究者发现洞穴鱼合成黑色素的基因发生了突变,本来黑色的鱼变得偏棕色甚至完全白色。


这么一想比如动漫里的鬼,或者我们熟知的吸血鬼等等都很白呢(等等,僵尸怎么算?)


当然,每个人合成黑色素能力也不同,晒黑的效果也有不同,这就是由基因决定的(图源:轻音少女)


除此之外,洞穴鱼也有比如更强的嗅觉、触觉,更长的鳍,更强的感知能力等等。而对于为什么洞穴生物会发生这样的变化,也一直是一个难以解答的难题。


早在达尔文在描述进化论的时候,就提到说这不涉及自然选择,而可能是这些生物的一种“废弃”(disuse)机制。


确实,自然选择是指在环境影响下,不适宜生存的个体被淘汰:那即使是黑暗环境,多个眼睛也好歹说不定能看清点东西,怎么说没就没了呢?


现在的你可以先对达尔文大喊一句:“时代变了大人!”因为那个时候的达尔文还不知道基因的存在,也不知道基因会随机发生着突变和重组。


历史的巧合使得这两位生物学奠基人(左图达尔文,右图孟德尔)未能相遇,达尔文也错失了知道基因的机会

(图源:Wikipedia)


科学家发现,基因的突变不会立刻显示出来,因为有一种HSP90蛋白,像缓冲剂一样控制基因突变积累而不会表现出来。


打个比方,比如张三本来加班到晚上九点,心里不爽想骂人,同事过来安慰张三“没事没事,这不水水就九点了”。


结果这时老板突然说今天你要加班到凌晨4点,那安慰都没用了,张三直接开骂暴走。


基因突变可能也存在着这样一个缓冲,在地表的时候众多基因会产生突变,比如张三基因突变了导致眼睛变小,但是HSP90这个同事过来安慰一下,就把这些突变控制住了。


结果鱼突然被丢到洞穴里,不少基因心态就崩了,HSP90没控制住,有些突变就会暴露出来。而黑暗的洞穴里眼睛没那么重要还浪费能量,这些已经存在的小眼睛基因张三基因,也就最早爆发出来。


张三基因突变罢工了,结果眼睛变小,反而节约了能量,有利于鱼在黑暗的洞穴中生存下来。


研究得最多的洞穴鱼Astyanax mexicanus (上图为洞穴外品种)(图源:nature)


不过除了比较公认的进化的解释,也有其他的假说,比如可能只是一群鱼到了洞穴里,没瞎的循着光游走了,就只剩下瞎的鱼(越想越觉得这个说法似乎也很有道理)。


这个问题也需要更进一步的探究和验证才能找到答案吧。


其实这个动物更像鬼


在一系列不怎么见光的动物中,最值得大书特书的其实是一种啮齿类动物——非洲的裸鼹鼠


如果非要找一种生物和动漫里的鬼作比较,裸鼹鼠应该是当之无愧的:


  • 它没有什么痛觉,被酸刺激不会感到疼痛;

  • 有着极长的寿命,可以活到35年,而一般的啮齿类只能活到4岁,那这就相当于人类的几百岁了;

  • 能承受异常的高温;

  • 几乎不会得癌症;

  • 他们甚至有和蚂蚁、蜜蜂类似的社会关系,即一只雌鼠类似王,还有若干雄鼠,以及众多无法生育的工鼠(和可以传代的鬼王、十二鬼月及众多鬼似乎有异曲同工之妙)


可能差别比较大的是他们的外貌:


小东西长得真别致

(相比之下无惨好看多了,图源:science)


因为抗癌、长寿、超强的生存能力,裸鼹鼠虽然长得不咋样,但是却长期是科学家们的掌上明珠。


因为和人都是哺乳动物,裸鼹鼠的基因组和人也比较像(80%-93%相似性),所以科学家一直想在裸鼹鼠身上找到抗癌和长寿的答案。


科学家发现裸鼹鼠体内的玻尿酸(是的,就是你在护肤品里经常听到的那个)含量比普通小鼠和人类多五倍。开始科学家猜测这应该和裸鼹鼠生活中狭窄的地洞,需要玻尿酸使皮肤更有弹性。


但是实验发现,将玻尿酸分解掉,会导致裸鼹鼠产生肿瘤,这似乎也给科学家提供了抗癌的新思路(不过目前还没有进一步研究,所以多擦玻尿酸并不能抗癌)


此外比如不同于人类的抑癌基因,以及可以准确产生蛋白质,都给癌症预防与治疗提供了新的思路,裸鼹鼠也因此在2013年还被《科学》杂志评为“年度脊椎动物”(并被吐槽为选美大赛必败动物)


除此之外,超强的DNA损伤修复能力、高水平的伴侣蛋白和特殊的新陈代谢,使得裸鼹鼠寿命相较其他动物更长,这些机制也逐渐为科学家所研究。


因为神奇的特性,裸鼹鼠一直是科学期刊上炙手可热的明星,图为2013年《自然》杂志封面(图源:nature)


而除了裸鼹鼠,还有很多类似的生物也因为独特的生存环境引发的神奇特性,而被科学家所青睐。


比如另一种生存在洞穴中瞎了的动物,洞螈,据调查可以活到100岁;大象因为含有超多的抑癌基因也成为了抗癌研究的方向……


我们看似战胜了自然,实则还是在向自然学习。


不过话说回来,如果现今出现了鬼舞辻无惨,其他科学家不好说,生物学家应该会希望抢到一点血或者细胞,来研究它的种种特性,说不定人类就跟着长生不老,无惨也能在夕阳下奔跑了(认真思考.jpg)


阳光看似只是那样暖洋洋地晒在我们身上,却不知自然其实在这里花费了多少心思。


也许照到你身上的那缕阳光,看似平平无奇,其背后蕴含了多少我们不知道的反应,又蕴含着多少的神奇的进化过程呢?


而我们又能学会多少呢?


参考资料


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Wahl D A, Cooper C, Ebeling P R, et al. A global representation of vitamin D status in healthy populations[J]. Archives of osteoporosis, 2012, 7(1-2): 155-172.

Torres-Dowdall J, Karagic N, Plath M, et al. Evolution in caves: selection from darkness causes spinal deformities in teleost fishes[J]. Biology letters, 2018, 14(6): 20180197.

Debra Ronca. How Cave Biology Works? Howstuffworks. https://science.howstuffworks.com/life/biology-fields/cave-biology2.htm

Protas M, Jeffery W R. Evolution and development in cave animals: from fish to crustaceans[J]. Wiley Interdisciplinary Reviews: Developmental Biology, 2012, 1(6): 823-845.

Rohner N, Jarosz D F, Kowalko J E, et al. Cryptic variation in morphological evolution: HSP90 as a capacitor for loss of eyes in cavefish[J]. Science, 2013, 342(6164): 1372-1375.

Cartwright R A, Schwartz R S, Merry A L, et al. The importance of selection in the evolution of blindness in cavefish[J]. BMC evolutionary biology, 2017, 17(1): 45.

Tian X, Azpurua J, Hine C, et al. High-molecular-mass hyaluronan mediates the cancer resistance of the naked mole rat[J]. Nature, 2013, 499(7458): 346-349.

Kai Kupferschmidt. Naked mole rats defy the biological law of aging. Science. doi:10.1126/science.aat1320



本文来自微信公众号:biokiwi(ID:biokiwi),作者:bio kiwi

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